DE2600996C2

DE2600996C2 - Plattenwärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2600996C2
Application number: DE19762600996
Authority: DE
Inventors: Gregory Stephen Truscott Brampton Ontario Millard
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1976-01-13
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2298075A1; CA1046499A; GB1510139A; DE2600996A1; FR2298075B1; JPS5187848A

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Ein solcher Plattenwärmetauscher ist aus der US-PS 58 832 bekannt Bei diesem Wärmetauscher liegen die zueinander geneigten Ausbuchtungen eines Paares von Wärmetauscherplatten aneinander an; hierdurch ergibt sich eine Art zickzackförmiger Verlauf der Luftströmung zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherplatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Platteinwärmetauscher der angegebenen Gattung so auszubilden, daß zum einen die Gesamtwärmedurchgangszahl durch eine Erhöhung der Luftströmungsgeschwindigkeit und zum anderen die Wärr. eübertragungsflächen vergrößert werden, ohne daß sich hierdurch die Bauhöhe wesentlich vergrößert

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es sind bereits Plattenwärmetauscher bekannt (vgl. z. B. DE-OS 22 40 088 und US-PS 18 62 219), bei denen zwischen den Wärmetauscherplatten im wesentlichen ebene Wirbelplatten angeordnet sind, die zur Verwirbelung der Strömung und damit zur Erhöhung der Gesamtwärmedurchgangszahl mit vorstehenden Laschen oder anderen Strömungshindernissen versehen sind. Diese Platten stehen jedoch mit den Wärmetauscherplatten nicht in Berührung, und sie haben auch (abgesehen von den durch die Vorsprünge bedingten örtlichen Verwirbelungen) keinen Einfluß auf den Gesamtströmungsverlauf der Kühlluft

Es ist ferner ein Plattenwärmetauscher bekannt (DE PS 5 24 593),hei dem ein zwischen den Wärmetauscherplatten angeordneter Wirbelkörper mit den Wärmetauscherplatten in Flächenberührung steht In diesem Fall sind sowohl die Wärmetauscherplatten wie auch der Wirbeikörper als gewellte Bleche mit parallel zueinander verlaufenden Ausbuchtungen ausgebildet; der Wirbelkörper ist hierbei zwischen den Wärmetauscherplatten so angeordnet, daß sich im Querschnitt ein Honigwabenmuster ergibt. Auch in diesem Fall verändert der Wirbelkörper das Gesamtströmungsbild (abgesehen von den örtlichen Verwirbelungen) nicht, und aufgrund der gewellten Form des Wirbelkörpers ergibt sich eine nicht unbeträchtliche Vergrößerung der Bauhöhe.

Im Gegensatz hierzu unterteilt die erfindungsgemäß vorgesehene Wirbelplatte die Luftströmung zwischen zwei Wärmetauscherplatten, derart, daß die Luftströmung an der Unterseite einer Wirbelplatte geradlinig in einer Richtung und an der Oberseite geradlinig und schräg dazu in einer anderen Richtung verläuft. Hierdurch läßt sich die mittlere Luftströmungsgeschwindigkeii erhöhen, die durch die Unterteilung der Strömung und die ',lierdurch bedingte Vergrößerung der Grenzschichtbereiche ohnehin erhöht wird; außerdem vergrößern die Wirbelplatten, die mit den Wärmetau scherplatten in Flächenberiihrung stehen, die Wärme ubertragungsflächen. Aufgrund dieser beiden Einflüsse ergibt sich eine größere Gesamtwärmedurchgangszahl Da die Wirbelplatten, abgesehen von örtlicher. Vor Sprüngen od. dgl., praktisch eben ausgebildet sind, vergrößert sich d>e Bauhöhe des Plaitenwa: nictau Sehers nur unerhebht η

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergehi■ sich aus den linteranspruchen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in de» Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g, 1 eine Seitenansicht eines Plattenwärmeaustau* scherä in Stapelbauweise mit einer ersten Ausführungsform einer V/irbelpläUe;
F i g, 2 die Aufsicht des Wärmeaustauschers gemäß

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Fig. 1 in teilweise gebrochener Form zur Darstellung der Wirbelplatte;

Fig.3 die Aufsicht eines Ausführungsbeispiels der Wirbelplatte;

Fig.4 eine perspektivische Teildarstellung der Wirbelplatte gemäß F i g. 3;

Fig.5 die Aufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Wirbelplatte;

Fig.6 die Aufsicht einer Wirbelplatte mit Lufthauben;

F i g. 7 einen Querschnitt der mit Lufthauben versehenen Wirbelplatte längs der Linie 7-7 der F i g. 6 und eine Wärmeaustauscherplatte im teilweise zerlegten Zustand;

Fig.8 eine Teilansicht einer Wirbelplatte mit Längsschlitzen;

F i g. 9 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Wirbelplatte mit Sicken,

Fig. IG einen teilweisen Querschnitt längs der Linie 10-10derFig.9-,und

Fig. Il die Aufsicht einer Wirbelplatte in drei Abschnitten, die jeweils Durchbrüche unterschiedlicher Form aufweisen.

Gemäß den F i g. 1 und 2 ist der Plattenwärmeaustauscher 10 in Stapelbauweise aus mehreren Wärmeaustauscherplatten 11 aufgebaut, die jeweils einen Einlaß 12. einen Auslaß 13 und einen dazwischenliegenden, begrenzten Strömungskanal aufweisen, der durch mehrere sich schneidende Nuten 14 und zwei im wesentlichen identische Plattenabschnitte 15, 15 gebil- ;o det wird, welche an Verbindungsstellen 16 zusammengefaltet und an ihren Außenrändern 17 miteinander verbunden sind.

Jede Wärmeaustauscherplatte 11 ist an jeder Seitenfläche mit nach außen vorstehenden, rippenförmigen Ausbuchtungen 18 versehen, die die inneren Nuten 14 bilden, wobei die Ausbuchtungen 18 des einen Plattenabschnitts 15 gegenüber den Ausbuchtungen 18 des anliegenden, benachbarten Plattenabschnitts 15 winklig angestellt sind. Jede Ein- und Auslaßöffnung 12, 13 wird durch einen nach innen hochstehenden Flansch 19 begrenzt, wobei die Flansche geringfügig weiter hochstehen als die Ausbuchtungen 18. Wenn daher bei der Herstellung des Wärmeaustauschers die Plattenabschnitte 15 zusammengefaltet und zusammengepreßt werden, liegen die Flansche 19 einander zugekehrter Platten aneinander an und werien miteinander verbunden, jedoch verbleibt ein geringfügiger Spalt zwischen den Ausbuchtungen einander zugekehrter Platten. Die Öffnungen in dem untersten Plattenab schnitt 20 sind verschlossen, um einen im wesentlichen geschlossenen Kreislauf zu bilden, mit Ausnahme der Einlaß· und Auslaßöffnungen in der obersten Platte die mit entsprechenden Anschlußstücken für das einströ mende. /u kühlende Medium bzw. für den Verbraucher des gekühlten Mediums versehen sind.

Innerhalb des Spalts zwischen den Ausbuchtungen 18 benachbarter Warnvaustauscherplatten 11 sind Wirbel platten 21 angeordnet, die mit den Ausbuchtungen 18 in Berührung stehen und mit diesen verl/iinden. etwa verlötet sind. |ede Wirbelplatte 21 ist im wesentlichen parailelogfämmförmig ausgebildet und ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den F ί g< 2 Und 3 mit parallelen Längskanten 22, 22 und parallelen, kürzeren Seitenkanten 23, 23 versehen. Die Wirbelplatte 21 besteht aus einer dünnen Metallplatte 24, etwa aus Aluminium, und kann eine durchgehende, undurchbro*

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65 chene Platte 21a (Fig. 5) sein oder eingestanzte Laschen 25 aufweisen (Fig.3 und 4), die abwechselnd über und unter die Ebene der Metallplatte 24 hochsteher.. Der Verbindungsabschnitt 26 am Laschergrund ist zur beabsichtigten Richtung des Luftstroms unter einem bestimmten Winkel, jedoch nicht parallel zu diesem angestellt, und die Lasche 25 ist zur Grundebene des Stanzblechs unter einem beliebigen Winkel, jedoch nicht parallel zu diesem hochgebogen.

Die Ebene der Wirbelplatte 21 bzw. 21a verläuft in dessen Einbaulage parallel zur Hauptebene der Wärmeaustauscherplatten 11, und es besteht ein unmittelbarer Kontakt, da die Ausbuchtungen 18 mit der Wirbelplatte 21 in Berührung stehen und verbunden sind. Die Wirbelplatte 21 bewirkt eine Aufspaltung des Luftstroms zwischen den Platten 11 und wegen der vergrößerten Wärmeaustausch-Kontaktfläche im wesentlichen eine Verdoppelung der luftseitigen Oberfläche ohne merkliche Vergrößerung der Gesamtgröße des Wärmeaustauschers. Durch die Aufteilung des Luftkanals oder der luftdurchströmten Zelle zwischen den Wärmeaustauscherplatten 11 wird ferner die Strömungsgeschwindigkeit für einen bet. achteten Luftdurchsatz erhöht.

Die F i g. 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wirbelplatte 21 b, wobei aus der Platte 27 mehrer.· winklig angestellte Leithauben 28 hochgebogen sind, die Längsschlitze 29 bilden, welche mit den Ausbuchtungen 18 einer benachbarten Wärmeaustauscherplatte 11 übereinstimmen und zu diesen im wesentlichen fluchtend ausgerichtet sind, so daß sie über diese passen.

Wahlweise können in die Platte 27 auch die Schlitze 29 unter Verzicht auf die Leithauben eingestanzt werden (Fig.8). In diesem Fall kann die Wirbelplatte 21c auf der Wäimeaustausrherplatte 11 untergebracht werden, ohne die Stapelhöhe des Wärmeaustauschers 10 zu vergrößern.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungs form einer Wirbelplatte 2\d. wobei die Plr.tte 3i etwa durch Erhebungen 32 in Form von Sicken aufgerauhi ist. Wie Fig. 10 zeigt, sind die kalottenförmigen Erhebungen 32 abwechselnd von entgegengesetzten Seitenflä chen in die Platte 31 eingedrückt. Es lassen sich auch andere Formen von Oberflachenunebenheiten verwen den. etwa Riffelungen oder Prägeflächen.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführjngsbeispiel einer Wirbelplatte 21c. wobei in die Platte 33 eine Vielzahl von Löchern eingestanzt ist; die Löcher können unterschiedliche Form haben und etwa als runde Durchbruche 34. als Rechteckdurchbrüche 35 oder als ovale oder elliptisch? Durchbrüche 36 ausgebildet sein. Die K-schriebene Wirbelplatte läßt sich in vielfach^"· Weise abwandeln, beispielsweise hinsichtlich der Breite de^r W;rbelplatte in Richtung des Luftstroms, hinsieht lieh der Wandstärke der Wirbelplatte, die für bestimmte Abwandlungen der uneben geformten Leitfläche erfnr derlich ist, hinsichtlich der Kontur der Leithauben 28 und ihres Anstellwinkels bezüglich des Luftstroms sowie durch Anordnung von mehr als einer Wirbelplatte ir einem Stapel /wischen zwei benachbarten Warme austauseherplatten. Die Wifbelplatte kann auch in Wärmeaustauschern angeordnet werden, dCrert Wärmeaustauscherplatten eine andere als die beschriebene Form haben, beispielsweise serpentinenförmige Ausbuchtungen oder ein; kontinuierliche, einer halbkugeligen Sicke angenäherte Rippe.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 26 OO

1. Plattenwärmetauscher in Stapelbauweise mit jeweils paarweise einander zugeordneten Wärmetauscherplatten mit wellenförmigen Ausbuchtungen, ϊ die auf den Innenseiten eines Paa^res von Wärmetauscherplatten Strömungskanäle für ein Arbeitsmedium und auf deren Außenseiten Strömungskanäle für Kühlluft bilden, wobei die wellenförmigen Ausbuchtungen der beiden Wärmetauscherplatten eines Paares schräg verlaufend zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen eben ausgebildete Wirbelplatten (21, 2\a—e) in den Strömungskanälen für Kühlluft angeordnet sind und über einen beträchtlichen is Bereich mit den wellenförmigen Ausbuchtungen (18) der angrenzenden Wärmetauscherplatten (11) in Flächenberührung stehen.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wirbelplatte eine undurchbrochene, ebene Metallplatte {2\a) von hoher War gleitfähigkeit verwendet wird.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelplatte (21) eine ebene Metallplatte (24) mit mehreren aus der Platte ausgestanzten und winklig hochgebogenen Laschen (25) ist.

4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (25) wechselweise auf entgegengesetzten Seiten der Wirbelplatte hochgebogen sind und der Verbindungsabschnitt (26) jeder Lasche (25) unter einem schrägen V»inkel und nichtparallel zur beabsichtigten Richtung des Luf'.strom: durch den Wärmetauscher angestellt ist.

5. Plattenwärmetauscher d ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeiplatte (21Zj^ mit mehreren Leithauben (28) versehen ist.

6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelplatte eine ebene, mit mehreren Längsschlitzen (29) versehene Metallplatte (21c>ist

7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Ausbuchtungen (14) der Wärmelauscherplatten (11) in entsprechend ausgebildete Schlitze (29) der Wirbelplatte (21c,J zur Verringerung der Bauhöhe des Plattenstapels vorstehen.

8. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelplatte (2\d) mit auf beiden Seitenflächen ausgebildeten Erhebungen (32) versehen ist.

9. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelplatte (33) mit mehreren kleinen Durchbrüchen (34, 35 oder 36) verschen ist.

K). Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen b< nachbarten Wärmetauscherplatten (11) zwei oder η ehr Wirbelplatten (21) angeordnet sind.