DE2655088A1

DE2655088A1 - PLATE FOR PLATE HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: DE2655088A1
Application number: DE19762655088
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Schlegel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: SCHLEGEL, RAINER, DIPL.-ING., 6234 HATTERSHEIM, DE
Priority date: 1976-12-04
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1978-06-08
Also published as: BE861499A; GB1594740A; IT1089754B; NL7713154A; FR2373025B1; FR2373025A1

Description

HOECHS T AKTIENGE SELLSCHAFTHOECHS T AKTIENGE SELLSCHAFT

Aktenzeichen:File number:

- HOB 76/F 290- HOB 76 / F 290

Datum: 3.12.1976Date: December 3, 1976

- DPh.HS/sch- DPh.HS / sch

Platte für Plattenwärmetauscher Plate for plate heat exchanger

Gegenstand der Erfindung sind Platten für Plattenwärmetauscher, die insbesondere aus Werkstoffen geringer Zähigkeit oder gerinqrer Festigkeit wirtschaftlich hergestellt werden können.The invention relates to plates for plate heat exchangers that in particular made of materials of low toughness or low strength can be produced economically.

Für bestimmte Einsatzzwecke sind Plattenwärmetauscher, deren Platten aus metallischem Werkstoff hergestellt werden, nicht zu verwenden, da sie den korrosionstechnischen Anforderungen nicht gerecht werden. Bekannt sind Plattenwärmetauscher, deren Platten aus Polytetrafluoräthylen oder Hexafluorpropylen bestehen. Nachteilig bei diesen Wärmetauschern, ist die Konstruktion der Platten, die eine rationelle und damit wirtschaftliche Herstellung nicht zuläßt. Nachteilig ist ferner, daß der Wärmeaustausch über eine Folie stattfindet, die zusätzlich zwischen benachbarten Platten angeordnet werden muß.For certain purposes there are plate heat exchangers, their plates made of metallic material should not be used because they do not meet the corrosion requirements. Plate heat exchangers whose plates are made of polytetrafluoroethylene are known or hexafluoropropylene. Disadvantage of these heat exchangers, is the construction of the panels, which is a rational and thus does not allow economical production. It is also disadvantageous that the heat exchange takes place via a film that is additionally must be placed between adjacent panels.

Es besteht demnach die Aufgabe, Platten für Plattenwärmetauscher zu schaffen, die wirtschaftlich herstellbar sind und ohne Verwendung einer Folie zur Trennung der Wärmetauschmedien zu einem Wärmetauscher zusammengesetzt werden können.There is accordingly the task of creating plates for plate heat exchangers that can be produced economically and without any use a film for separating the heat exchange media can be assembled to form a heat exchanger.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Platte für Wärmetauscher vorgeschlagen, die mindestens auf.einer Oberfläche isit einer an ihrem Rand umlaufenden Rinne zum Aufnehmen einer Dichtung und mit Kanälen für die Wärmetauschmedien versehen ist, die in mit den jeweiligen Medienzu- und -ablaufen verbundene Verteiler- und Sammelkanäle münden, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kanäle aus Seitenwänden und einer Austauschwand gebildet und durch Querwände, die von Kanal zu Kanal gegeneinander versetzt angeordnetTo solve the problem, a plate for heat exchangers is proposed, at least on one surface there is one at its edge circumferential channel for receiving a seal and with channels for the heat exchange media is provided, which is connected to the respective media inflow and outflow distributor and Open collecting channels, and which is characterized in that the channels are formed from side walls and an exchange wall and through Transverse walls that are offset from one another from channel to channel

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sind, unterbrochen werden und die Kanäle über düsenartige Verengungen in die Verteiler- und Sammelkanäle münden.are interrupted and the channels via nozzle-like constrictions open into the distribution and collecting channels.

Zur besseren Aussteifung der Platte können die Querwände über Verdickungen in die Seitenwände einmünden. Ebenso kann die Austauschv?and in Strömungsrichtung des Wärmetauschmediums gewellt sein.For better stiffening of the plate, the transverse walls can be thickened open into the side walls. Likewise, the exchange can be corrugated in the flow direction of the heat exchange medium.

In den Figuren sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Platten beispielsweise gezeigt.In the figures are embodiments of the panels according to the invention shown for example.

Figur 1 zeigt eine Ansicht der Platte.Figure 1 shows a view of the plate.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine Platte entlang der Linie I -Figure 2 shows a section through a plate along the line I -

I der Figur 1.I of Figure 1.

Figuren 3-8 zeigen Schnitte von Plattenstapeln mit verschiedenenFigures 3-8 show sections of plate stacks with various

Plattenausführungen.Plate designs.

Die Platten 1, mit Ausnahme der Platten 1 a sind beidseitig am Rande mit umlaufender Rinne 2 zum Aufnehmen einer Dichtung 3 versehen. Die Platten 1 a sind nur einseitig mit einer Rinne 2 für eine Dichtung 3 versehen. An den Ecken weisen die Platten jeweils Öffnungen A₁ 5, 6, 7 für den Zu- bzw. Ablauf der Wärmetauschraedien auf. Auf jeder Seite der Platte, mit A\isnahme der Platte 1 a ist je ein Paar der Öffnungen 4, 6 bzw. 5, 7 mit zu den Öffnungen konzentrischenRinnen 8 zur Aufnahme von Dichtungen (nicht dargestellt) versehen. Durch die Dichtungen in den Rinnen 8 wird die Vermischung der Wärmetauschmedien verhindert. Die Öffnungen 4, 5, 6, 7 von zwei oder mehreren aneinander gefügten Platten bilden eine Förderleitung, in die Verteilerkanäle 9 bzw. Sammelkanäle 10 münden. Die Kanäle 9 und 10 stehen über düsenartigen Verengungen 11 mit Kanälen für die Wärmetauschmedien in Verbindung, die aus den Seitenwänden 12 und der Austauschwand 13 gebildet werden. Über die Austauschwand 13 findet der Wärmeaustausch zwischen den Medien statt. Die so gebildeten Kanäle werden von Querwänden 14, die über Verdickungen 15 in die Seitenwände 12 einmünden können, unterbrochen. Die Querwände 14 sind von Kanal zu Kanal versetzt angeordnet. Die Kanäle zweier benachbarter Platten bilden eine quasi Röhre, deren halber Querschnitt wechselweise durch die Querwände 14 verstellt sein kann, wodurch ein besonders guter Turbulenzgrad erreicht wird. Die Seitenwände 12 benachbarter Platten sind also gegenüberliegend, während die Quer-The plates 1, with the exception of the plates 1 a, are provided on both sides with a circumferential groove 2 for receiving a seal 3. The plates 1 a are provided with a channel 2 for a seal 3 on only one side. At the corners, the plates each have openings A ₁ 5, 6, 7 for the inlet and outlet of the heat exchange media. On each side of the plate, with the exception of plate 1a, a pair of openings 4, 6 or 5, 7 is provided with channels 8 concentric to the openings for receiving seals (not shown). Mixing of the heat exchange media is prevented by the seals in the channels 8. The openings 4, 5, 6, 7 of two or more plates joined to one another form a conveying line into which distribution channels 9 or collecting channels 10 open. The channels 9 and 10 are connected via nozzle-like constrictions 11 with channels for the heat exchange media, which are formed from the side walls 12 and the exchange wall 13. The heat exchange between the media takes place via the exchange wall 13. The channels formed in this way are interrupted by transverse walls 14 which can open into the side walls 12 via thickenings 15. The transverse walls 14 are arranged offset from channel to channel. The channels of two adjacent plates form a quasi tube, the half cross section of which can be adjusted alternately by the transverse walls 14, whereby a particularly good degree of turbulence is achieved. The side walls 12 of adjacent plates are therefore opposite, while the transverse

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

wände 14 benachbarter Platten und benachbarter Kanäle gegeneinander versetzt angeordnet sind. In Figur 1 ist das Verhältnis der Abstände der Querwände 14 zu den Abständen der Seitenwäncle 12 wie 2 : 1 gewählt. Andere Verhältnisse dieser Abstände sind möglich. So wird bei einem Verhältnis 1 : 1 zum Beispiel eine höchstmögliche Aussteifung der Austauschwand 13 erreicht. Werden die Querwände 14 in ihrer Höhe geringer gehalten als die Seitenwände 12, so wird ebenfalls ausreichende Aussteifung und Turbulenz erreicht; darüberhinaus wird der Gesaiatdruckverlust im Wärmeaustauscher günstig beeinflußt.walls 14 of adjacent plates and adjacent channels against each other are arranged offset. In FIG. 1, the ratio of the distances between the transverse walls 14 and the distances between the side walls 12 is 2: 1 chosen. Other ratios of these distances are possible. So will at a ratio of 1: 1, for example, the highest possible stiffening of the exchange wall 13 is achieved. If the transverse walls are 14 in if their height is kept lower than the side walls 12, sufficient stiffening and turbulence is also achieved; Furthermore the overall pressure loss in the heat exchanger is favorably influenced.

Das System aus den Seitenwänden 12 und Querwänden 14 bildet ein stabiles Gerüst für die Austauschwände 13, über die der eigentliche Wärmeaustausch stattfindet. Aufgrund der erfindungsgeinäßen Konstruktion kann die Platte aus Werkstoffen geringerer Stabilität gebaut werden, zum Beispiel aus Polytetx*afluoräthylen, das eine hohe chemische Beständigkeit aufweist. Die Austauschwand 13 kann sehr dünn ausgeführt werden.The system of the side walls 12 and transverse walls 14 forms a stable framework for the exchange walls 13, over which the actual Heat exchange takes place. Due to the construction according to the invention the plate can be built from materials of lower stability, for example from polytetx * afluoroethylene, which has a high chemical Has consistency. The exchange wall 13 can be made very thin.

Das Wärmetauschmedium gelangt entsprechend der Darstellung über Öffnung 6 in den Verteilerkanal 9 und von dort über die düsenartigen Verengungen 11 in die durch die Seitenwände 12 und die Austauschwand 13 gebildeten Kanäle, die sich über die ganze Platte verteilen. Durch die quer dazu verlaufende Querwände 14 wird das Medium umgelenkt und es entstehen Turbulenzen. Am Ende der Kanäle sind wiederum düsenartige Verengungen 11 angeordnet, um eine gleichmäßige Belastung aller Kanäle sicherzustellen. Über den Sammelkanal 10 gelangt das Medium in Öffnung 4 und von dort in die Leitung 16. Der Boden der Verteiler- und Sammelkanäle 9 und 10 dient ebenfalls als Wärmeaustauschfläche. 17, 18 und 19 deuten weitere Leitungen an.As shown, the heat exchange medium reaches the distributor channel 9 via opening 6 and from there via the nozzle-like Constrictions 11 in the side walls 12 and the exchange wall 13 channels formed, which are distributed over the entire plate. The medium is diverted by the transverse walls 14 running transversely thereto and there is turbulence. At the end of the channels nozzle-like constrictions 11 are again arranged in order to ensure an even load of all channels. Via the collecting channel 10, the medium passes into opening 4 and from there into line 16. The bottom of the Distribution and collecting channels 9 and 10 also serve as a heat exchange surface. 17, 18 and 19 indicate further lines.

In den Figuren 3-8 sind verschiedene Formen von Plattenkonstruktionen dargestellt. Allen Ausführungsformen sind die gegenüberliegenden zur Strömungsrichtung verlaufenden Seitenwände 12 gemeinsam. Wenn die Stabilität des Werkstoffes es zuläßt, können quer verlaufende Wände 14 teilweise weggelassen und die Umlenkung des Wärmeaustauschmediums durch gewellte oder gezackte Formgebung der Austauschwände 13 erzwungen werden. In den Figuren 3 und 4 sind solche Fälle dargestellt. Die Figur 5 zeigt eine Variation aussteifender Querwände 14In Figures 3-8 are various forms of panel structures shown. The opposite side walls 12 running in the direction of flow are common to all embodiments. If the stability of the material allows, transverse walls 14 can be partially omitted and the deflection of the heat exchange medium be enforced by corrugated or serrated shape of the exchange walls 13. Such cases are shown in FIGS. FIG. 5 shows a variation of stiffening transverse walls 14

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mit geringerer Höhe. Die Turbulenzen werden bei den Formen der Figuren 3-5 durch die aufeinander zulaufenden Austauschwände 13 erzeugt, da durch die Engstellen 2Ö eine düsenartige Wirkung hervorgerufen wird.- Die in Figur 7 gezeigten Platten erfüllen ebenfalls die gestellte Aufgabe.with lower height. In the forms of FIGS. 3-5, the turbulence is caused by the exchange walls 13 converging towards one another generated, since the constrictions 20 produce a nozzle-like effect. The plates shown in FIG. 7 also fulfill the task at hand.

Sie sind fertigungstechnisch bei bestimmtenIn terms of production, they are at certain

Materialien, zum Beispiel Gußmetall, eine günstigere Lösung. In Figur 8 sind Platten gezeigt, die sich konstruktiv von den Platten der Figur 2 lediglich durch die gezackte Formgebung der Austauschwand 13 unterscheiden. Diese Konstruktion bringt den Vorteil einer größeren Wärmetauscherflache bezogen auf die projezierte Grundfläche und gleichzeitig eine gute Aussteifung der Platte. Dieses Modell läßt sich besonders als Spritzgußmodell kostengünstig herstellen.Materials, for example cast metal, a cheaper solution. In FIG. 8, plates are shown which differ structurally from the plates in FIG. 2 only in the serrated shape of the exchange wall 13. This construction has the advantage of a larger heat exchanger surface in relation to the projected base area and, at the same time, good stiffening of the plate. This model can be produced inexpensively, especially as an injection-molded model.

Mit den erfindungsgemäßen Platten können zwar die Wärmedurchgangszahlen von zum.Beispiel aus Blechen gepressten Wärmetaxischerplatten nicht erreicht werden; man erreicht aber die liärmedurchgangszahlen von Standardrohrbündelwärmetauschern. Die Vorteile von Plattenwärmetauschern können daher in Anspruch genommen werden. Die Fertigung von derartigen Platten ist auch wirtschaftlich, so daß mit dieser Konstruktion ein Wärmetauscher geschaffen wurde, der extremen Korrosionsbedingungen und einer beachtlichen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt werden kann. Diese Plattenkonstruktion läßt sich selbstverständlich auch mit metallischen Werkstoffen sinnvoll verwirklichen, zum Beispiel in Gußmetall oder Gußlegierungen oder G-las.With the plates according to the invention, the heat transfer coefficients can for example from heat taxic plates pressed from sheet metal cannot be achieved; but one reaches the number of noise passages of standard shell and tube heat exchangers. The advantages of plate heat exchangers can therefore be used. Manufacturing of such plates is also economical, so with this Construction a heat exchanger was created, the extreme corrosion conditions and a considerable temperature load can be exposed. This plate construction can of course can also be realized sensibly with metallic materials, for example in cast metal or cast alloys or glass.

Plattenwärmetauscher, die aus den erfindungsgemäßen Platten zusammengesetzt sind, lassen sich bei entsprechender Diraensionierung der Ein- und Äustrittsquerschnitte und der Verteiler- und Sammelkanäle der Platten für flüssige und/oder gasförmige Wärmetauschmedien verwenden.Plate heat exchanger composed of the plates according to the invention are, with the appropriate dimensioning of the Inlet and outlet cross-sections and the distribution and collecting channels of the plates for liquid and / or gaseous heat exchange media use.

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Claims

HOE 76 / F 290 PZiTENTANSP] RUCHE

1. Plate for plate heat exchangers, which are installed on at least one upper ^ surface with a groove around its edge for receiving a seal and provided with channels for the heat exchange media, that flow into distribution and collection channels connected to the respective media inlets and outlets, characterized in that the channels from side walls 12 and Exchange wall 13 and formed by transverse walls 14, the channel are arranged offset from one another to channel, are interrupted and the channels via nozzle-like constrictions 11 in the manifold 9 and collecting channels 10 open.

2. Plate according to claim 1, characterized in that the transverse walls 14 open into the side walls 12 via thickenings 15.

3. Plate according to claim 1, characterized in that the retaining wall 13 is corrugated in the direction of the flow of the wariaetauschmediums. ·

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