DE2748224A1 - PLATE HEAT EXCHANGER - Google Patents
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Description
' Plattenwärmetauscher'' Plate heat exchanger
Die vorliegende Erfindung betrifft Plattenwärmetauscher zum Wärmetausch zwischen Medien, von denen wenigstens eines durch einen Einlaßkanal und einen Auslaßkanal des Wärmetauschers hindurchströmt, ohne seinen Aggregatzustand beim Hindurchtreten durch den Wärmetauscher zu ändern, wobei die Kanäle aus Löchern in den Platten des Wärmetauschers gebildet sind.The present invention relates to plate heat exchangers for heat exchange between media, of which at least one flows through an inlet channel and an outlet channel of the heat exchanger, without its physical state to change when passing through the heat exchanger, the channels being formed from holes in the plates of the heat exchanger.
Ein Problem bei Plattenwärmetauschern dieser Art besteht darin, daß die. Einlaß- und Auslaßkanäle einen verhältnismäßig großen Strömungswiderstand für die Wärmetauschermedien darstellen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Strömungswiderstand zu verringern.A problem with plate heat exchangers of this type is that the. Inlet and outlet channels have a relatively large flow resistance for the heat exchanger media. It is the task of the present Invention to reduce this flow resistance.
Gemäß der Erfindung hat es sich in überraschender Weise gezeigt, daß diese Aufgabe bei Platten eines Wärmetauschers in der Weise gelöst werden kann, daß der Auslaßkanal für wenigstens das eine Medium wesentlich weiter gemacht wird als der Einlaßkanal für das gleiche Medium.According to the invention it has surprisingly been shown that this Object can be achieved with plates of a heat exchanger in such a way that the outlet channel for at least one medium is made substantially wider is used as the inlet port for the same medium.
Im Vergleich mit einem bekannten Wärmetauscher, bei dem die Einlaß- und Auslaßkanäle im wesentlichen die gleichen Querschnittsflächen zeigen, hat es sich durch die erfindungsgemäOe Neuverteilung der Querschnittsflächen der Einlaß- und Auslaßkanäle bei einem gleichgebliebenen GesamtquerschnittIn comparison with a known heat exchanger in which the inlet and Outlet channels show essentially the same cross-sectional areas, this has been achieved by the redistribution of the cross-sectional areas according to the invention the inlet and outlet channels with the same overall cross-section
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der zwei Kanäle und bei einer unveränderten Größe der Wärmetauscherflächen der Platten gezeigt, daß das Druckgefälle über den Wärmetauscher um bis zu 25 % abnimmt, ohne daß die Wärmetauschereigenschaften des Wärmetauschers im wesentlichen geändert werden.of the two channels and with an unchanged size of the heat exchanger surfaces of the plates showed that the pressure drop across the heat exchanger decreases by up to 25% without affecting the heat exchanger properties of the heat exchanger essentially be changed.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform zeigen der Elnlaßkanal und der Auslaßkanal Querschnitteflächen, die über die Länge der jeweiligen Kanäle im wesentlichen konstant sind. Hierdurch erhalten sämtliche Wärmetauscherplatten Einlaßlöcher von gleicher Größe und Auslaßlöcher von gleicher Größe, was bei der Herstellung der Wärmetauscherplatten von Vorteil ist.According to a preferred embodiment, the inlet channel and the outlet channel show Cross-sectional areas over the length of the respective channels essentially are constant. This gives all the heat exchanger plates inlet holes of the same size and outlet holes of the same size, what is advantageous in the manufacture of the heat exchanger plates.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Auslaßkanal in wenigstens zwei Kanäle aufgeteilt. Hierdurch wird es möglich, die Wärmetauscherplatten mit Löchern zu versehen, die die gleiche Größe haben, was bei der Herstellung der Wärmetauscherplatten von Vorteil sein kann.According to one embodiment of the invention, the outlet channel is in at least split two channels. This makes it possible to provide the heat exchanger plates with holes that are the same size as during manufacture the heat exchanger plates can be advantageous.
Die US-PS 3 117 624 zeigt einen Plattenwärmetauscher, der scheinbar die Erfindung vorwegnimmt. Der bekannte Wärmetauscher zeigt nämlich Wärmetauscherplatten mit Auslaßlöchem, die größer sind als die Einjaßlöcher. Dieser Größenunterschied bei den Löchern ist jedoch durch die Tatsache bedingt, daß das Medium verdampft werden soll, d.h. seinen Aggregatszustand zwischen den Wärmetauscherplatten ändern soll, wobei das Medium selbstverständlich größere Kanäle zur Strömung im verdampften Zustand benötigt als im flüssigen Zustand.The US-PS 3,117,624 shows a plate heat exchanger which apparently the Invention anticipates. The known heat exchanger namely shows heat exchanger plates with outlet holes that are larger than the injection holes. This However, the size difference in the holes is due to the fact that the medium should be evaporated, i.e. its state of aggregation between to change the heat exchanger plates, whereby the medium of course needs larger channels for flow in the vaporized state than in the liquid State.
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Aufbaus zeigt,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Plattenwärmetauscher nach derConstruction shows
Fig. 2 is a longitudinal section through a plate heat exchanger according to the
Erfindung zeigt, und zwar längs H-II in Fig. 3, Fig. 3 einen Plattenwärmetauscher in einer Ansicht längs Linie IH-IIIInvention shows, along H-II in Fig. 3, 3 shows a plate heat exchanger in a view along line IH-III
der Fig. 2 zeigt,
Fig. 4 das Druckgefälle in dem Wärmetauscher in Abhängigkeit von demFig. 2 shows
Fig. 4 shows the pressure drop in the heat exchanger as a function of the
und des Einlaßkanals zeigt,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Wärmetauscherplatten zeigt,and the inlet port shows
Fig. 5 shows a further embodiment of the heat exchanger plates,
und
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Wärmetauscherplatten mit 6and
6 shows a further embodiment of the heat exchanger plates with 6
In Fig. 1 ist ein Plattenwärmetauscher bekannten Aufbaus gezeigt. Es weist eine Anzahl von Wärmetauscherplatten 1 auf, die zwischen zwei Endelementen 2 bzw. 3 angeordnet sind und die eine Anzahl von ersten Wärmetauscherkanälen 4 und eine Anzahl von zweiten Wärmetauscherkanälen 5 begrenzen, wobei die Kanäle 4 von einem ersten Medium und die Kanäle 5 von einem zweiten Medium durchflossen werden und Wärme zwischen den beiden Medien durch die Platten 1 hindurch ausgetauscht wird. Das erste Medium wird durch eine EinlaOleitung 6 in den Wärmetauscher eingeführt und wird dann auf die verschiedenen Wärmetauscherkanäle 4 durch einen EinlaOkanal 7 verteilt, der durch die Einlaßlöcher 8 in den Platten gebildet wird und der auf seiner Län-In Fig. 1, a plate heat exchanger of known construction is shown. It shows a number of heat exchanger plates 1 which are arranged between two end elements 2 and 3 and which have a number of first heat exchanger channels 4 and limit a number of second heat exchanger channels 5, the channels 4 from a first medium and the channels 5 from a second Medium are flowed through and heat is exchanged between the two media through the plates 1. The first medium is through a Inlet line 6 is introduced into the heat exchanger and is then fed to the various Heat exchanger channels 4 distributed by an inlet channel 7, which is formed by the inlet holes 8 in the plates and which runs along its length.
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ge eine im wesentlichen konstante Querschnittefläche besitzt. Wenn das erste Medium durch die Kanäle 4 hindurchgetreten ist, wird es in einem AuslaOkanal 9 gesammelt, der durch Auslaßlöcher 10 in den Platten ausgebildet wird und der über seine Länge im wesentlichen eine konstante Querschnittsfläche aufweist, wonach das erste Medium den Wärmetauscher durch eine Auslaßleitung 11 verläßt. Das zweite Medium fließt in analoger Weise durch eine Einlaßleltung, einen Einlaßkanal, die Wärmetauscherkanäle 5, einen Auslaßkanal und eine Auslaßleitung, wobei hiervon nur die Kanäle 5 In der Fig. 1 gezeigt sind. Die Bezugszeichen 12 weisen auf Dichtungen hin, die in einer bekannten Weise zwischen den Ratten angeordnet sind, um die Medien zwischen den verschiedenen Wärmetauscherkanälen zu verteilen und zu vermeiden, daß die Medien aus dem Wärmetauscher austreten.ge has a substantially constant cross-sectional area. If the first Medium has passed through the channels 4, it is in an outlet channel 9 which is formed by outlet holes 10 in the plates and which has a substantially constant cross-sectional area over its length, after which the first medium leaves the heat exchanger through an outlet line 11. The second medium flows in an analogous manner through an inlet line, an inlet channel, the heat exchanger channels 5, an outlet channel and an outlet line, of which only the channels 5 are shown in FIG. The reference numerals 12 indicate seals which are arranged in a known manner between the rats in order to keep the media between the various Distribute heat exchanger ducts and avoid the media exit the heat exchanger.
Bei diesem bekannten Wärmetauscher, bei dem das Medium nicht seinen Aggregatszustand während des Hindurchtritts durch den Wärmetauscher ändern soll, also beispielsweise im flüssigen Zustand verbleiben soll, zeigt der Einlaßkanal 7 die gleiche Querschnittsflache wie der AuelaÖkanal 9.In this known heat exchanger, in which the medium does not have its physical state Should change during passage through the heat exchanger, that is to say, for example, should remain in the liquid state, the inlet channel shows 7 the same cross-sectional area as the AuelaÖkanal 9.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, gibt man erf indungsgemäß dem Auslaßkanal 9a und damit Jedem Auslaßloch 10a eine Querschnittsflache, die wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des Elnlaßkanals 7a und damit eines jeden Einlaßloches 8a, wobei gleichzeitig die Summe der Querschnittsflächen desAs shown in FIGS. 2 and 3, there is inventively the outlet channel 9a and thus each outlet hole 10a a cross-sectional area which is substantially is larger than the cross-sectional area of the inlet channel 7a and thus of each Inlet hole 8a, at the same time the sum of the cross-sectional areas of the
airwird. Hierdurch wird das Druckgefälle dee Mediums abnehmen, wenn es durch den Wärmetauscher strömt, während die Wärmetauscherfläche der Platten 1 beibehalten wird.air will. As a result, the pressure gradient of the medium will decrease as it passes through flows through the heat exchanger, while the heat exchange surface of the plates 1 is retained.
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Die Fig. 4 zeigt, wie das Druckgefälle & ρ variieren kann, wenn das Verhältnis A„/A, verändert wird. Δ ρ nimmt um etwa 25 % ab, wenn A~/A, um etwa 1,8 zunimmt. Bei A^/Aj = 2,8 hat Δ ρ wieder auf den gleichen Wert zugenommen wie bei /KJfK, = 1.. A2 ist die Querschnittsfläche des Auelaßkanales 9a und A. ist die Querschnittsfläche des Einlaßkanals 7a. Für das Diagramm in der Fig. 4 gilt außerdem die Vorschrift, daß A, + Ao = C ist, wobei C eine Konstante und die Strömung des Mediums durch den Wärmetauscher unverändert ist.Fig. 4 shows how the pressure gradient & ρ can vary when the ratio A n / A i is changed. Δ ρ decreases by about 25% when A ~ / A increases by about 1.8. At A ^ / Aj = 2.8, Δ ρ has increased again to the same value as at / KJfK, = 1 .. A 2 is the cross-sectional area of the outlet channel 9a and A. is the cross-sectional area of the inlet channel 7a. For the diagram in FIG. 4, the rule also applies that A, + Ao = C, where C is a constant and the flow of the medium through the heat exchanger is unchanged.
Die Platten des Wärmetauschers können verschiedene Formen haben. Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der ein erster Medienstrom 13 Wärme mit einem zweiten Mediumstrom 14 über Platten 1 ausgetauscht, deren Auslaßlöcher 10a jeweils für die beiden Medien gleiche Größe haben und wesentlich größer sind als die Einlaßlöcher 8a, die jeweils wiederum für die beiden Medien die gleiche Größe haben. Die Wärmetauscherkanäle zwischen den Platten sind seitlich durch die Dichtungen 12 in einer an sich bekannten Weise begrenzt.The plates of the heat exchanger can have different shapes. Fig. 5 shows an arrangement in which a first media flow 13 heat with a Second medium flow 14 exchanged via plates 1, the outlet holes 10a of which have the same size for the two media and are much larger are than the inlet holes 8a, which in turn have the same size for the two media. The heat exchanger ducts are between the plates laterally bounded by the seals 12 in a manner known per se.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 6 ist jede Platte 1 mit 6 Löchern versehen, die jeweils von gleicher Größe sind. Ein größerer Auslaßkanal als Einlaßkanal wird hierbei in der Weise erhalten, daß zwei Löcher 10a infolge der Dichtungen 12 als Auslaßlöcher dienen und ein Loch 8a als Einlaßloch für jedes Medium vorgesehen ist. In dieser AusfUhrungsform erhält die Querschnittsfläche des Auslaßkanals, der somit aus zwei Kanälen besteht, eine Größe, die der doppelten Größe der Querschnittsfläche des Einlaßkanals entspricht, welcher aus nur einem Kanal besteht.In the embodiment according to FIG. 6, each plate 1 is provided with 6 holes, which are each of the same size. A larger outlet channel than the inlet channel is obtained here in such a way that two holes 10a as a result of the Gaskets 12 serve as outlet holes and one hole 8a as inlet hole for each Medium is provided. In this embodiment, the cross-sectional area of the outlet channel, which thus consists of two channels, has a size that corresponds to twice the size of the cross-sectional area of the inlet channel, which consists of only one channel.
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In den Fig. 2, 3, 5 und 6 sind Anordnungen von Einlaß- und Auslaßlöchern gezeigt, die verringerte Druckgefälle für die beiden Wärmetaüschermedien einschließen. Ohne von dem eigentlichen Erfindungsgedanken abzuweichen, können natürlich die Löcher für nur eines der Medien gemäß der Erfindung ausgestaltet sein. Beispielsweise könnten die Löcher für das zweite Medium in einer an sich bekannten Weise wesentlich größer sein als die Auslaßlöcher für das zweite Medium, d.h. biespielsweiee falls dieses zweite Medium in den Wärmetauscher in einem dampfförmigen Zustand eintritt, kondensiert und dann den Wärmetauscher in einem flüssigen Zustand verläßt.In Figs. 2, 3, 5 and 6 arrangements of inlet and outlet holes are shown, which include a reduced pressure gradient for the two heat exchange media. Without deviating from the actual inventive idea, can of course the holes are designed for only one of the media according to the invention be. For example, the holes for the second medium could be substantially larger than the outlet holes for the in a manner known per se second medium, i.e. for example if this second medium enters the heat exchanger enters in a vapor state, condenses and then leaves the heat exchanger in a liquid state.
Bei bekannten Wärmetauschern (Fig. 1) werden oft ein besonderes Verbindungsstück 15 am Einlaß des Wärmetauschers und ein besonders Verbindungsstück 16 am Auslaß des Wärmetauschers benötigt. Der Zweck dieser Verbindungsstücke 15 und 16 besteht darin, einen glatten übergang zwischen den Einlaß- und Auelaßleitungen 6 bzw. 11, die gewöhnlich für eine Strömungsgeschwindigkeit von 2 bis 4 m pro Sekunde ausgelegt sind, und den Anschlüssen des Wärmetauschers vorzusehen, die gewöhnlich für eine höhere Strömungsgeschwindigkeit ausgelegt sind, nämlich 5 bis 8 m pro Sekunde. Durch die Erfindung wird der Auslaßkanal des Wärmetauschers besser an den Durchmesser der Auslaßleitung angepaßt und man kann hierdurch aufgrund der Erfindung in vielen Fällen ein besonders Verbindungsstück zwischen der Leitung 11 und dem Wärmetauscher einsparen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.In known heat exchangers (Fig. 1) a special connector is often used 15 is required at the inlet of the heat exchanger and a special connector 16 at the outlet of the heat exchanger. The purpose of these connectors 15 and 16 consists in creating a smooth transition between the inlet and outlet conduits 6 and 11 respectively, usually for flow velocity of 2 to 4 m per second are designed, and the connections of the heat exchanger to be provided, which are usually for a higher flow rate are designed, namely 5 to 8 m per second. Through the invention the outlet channel of the heat exchanger is better adapted to the diameter of the outlet pipe adapted and you can hereby due to the invention in many cases a special connecting piece between the line 11 and the heat exchanger save, as shown in FIG.
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Legal Events
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| OC | Search report available | ||
| 8141 | Disposal/no request for examination |