DE3011011C2 - Plate heat exchanger with rectangular plates arranged in a stack - Google Patents
Plate heat exchanger with rectangular plates arranged in a stackInfo
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- F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
Description
— daß alle Platten unmittelbar und strömungsmitteldichtaufeinanderliegen, )0 - that all plates lie directly on top of one another and are fluid-tight, ) 0
— daß die ersten Kanäle (12) die Platten (10) geradlinig durchsetzen, und- That the first channels (12) pass through the plates (10) in a straight line, and
— daß die zweiten Kanäle (16) durch jeweils einander gegenüberliegende Halbkanäle in den Plattenoberflächen (10) gebildet sind. )5 - That the second channels (16) are formed by mutually opposite half-channels in the plate surfaces (10). ) 5
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that
— daß <üe zwischen den Kanälen (12, 16) bestehenden Rippen (15; 22) eine Dicke zwischen 0,5 und 3,0 mm und- that <üe between the channels (12, 16) existing ribs (15; 22) have a thickness between 0.5 and 3.0 mm and
— daß die zweiten Kanäle (16) einen Äquivalentdurchmesser (Dc) zwischen 1,5 und 5,0 mm haben.- That the second channels (16) have an equivalent diameter (Dc) between 1.5 and 5.0 mm.
Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit in einem StsDcl angeordneten rechteckigen Platten, in die Kanäle für zwei parallel zueinander strömende Wärmetauschmittel eingearbeitet sind.The invention relates to a plate heat exchanger with rectangular plates arranged in a StsDcl, are incorporated into the channels for two heat exchange media flowing parallel to one another.
Einen derartigen Plattenwärmetauscher zeigt die US-PS 37 82 456. Bei dem in Jandwich-Bauweise ausgeführten Wärmetauscher sind die Kanäle für die jeweiligen Wärmetauschmittel durch eine federnde Metallplatte voneinander getrennt Die Wärmeübertragungsleistung ist insbesondere bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen den strömenden Wärmetausch- mitteln nicht ausreichend. Auch die Herstellung der verhältnismäßig tiefen Kanäle ist nicht kostengünstig.Such a plate heat exchanger shows the US-PS 37 82 456. In the Jandwich construction executed heat exchangers are the channels for the respective heat exchange medium by a resilient Metal plate separated from each other The heat transfer capacity is particularly important with low temperature differences between the flowing heat exchange do not provide sufficient resources. The production of the relatively deep channels is also not cost-effective.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines kostengünstig herstellbaren Plattenwärmetauschers, der auch dann eine gute Wärmeübertragungs-Leistung aufweist, wenn die Temperaturdifferenz der austau* sehenden Medien gering ist Dabei sollen die Herstellungskosten gering sein. Außerdem soll der Plattenwärmetauscher Wärmeübertragungsplatten mit Kanälen aufweisen, die für eine gute Wärmeübertragung*-Lei- x stung bei geringer Temperaturdifferenz günstig ist.The object of the invention is to create a plate heat exchanger which can be manufactured inexpensively and which also has good heat transfer performance when the temperature difference between the media being exchanged is low. The manufacturing costs should be low. Furthermore, the plate heat exchanger heat transfer plates should have with channels for a good heat transfer -Lei- * x stung at a low temperature difference is low.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale. Der Unteranspruch kennzeichnet eine zweckmäßige weitere Ausbildung.The features listed in the main claim serve to solve this problem. The subclaim indicates an appropriate further training.
Die Wärmeübertragungsplatten des Plattenwärme· lausihers sind wenigstens auf einer Oberfläche mit einer Mehrzahl mit ihnen einstückiger Rippen versehen, so daß die Rippendicke vergrößert werden kann, ohne daß, wie bisher die Wärmelibertragungsfläche vermindert wird; die Wärmeübertragungs-Leistung der Wärme· 6g übertragungsplatten kann dadurch verbessert werden, daß für die siedeseitigen Strömungskanäle ein geeigneter Äquivalentdurchmesser gewählt wird. Somit wird die Leistung des Plattenwärmetauschers verbessert und eine räumlich kompakte Bauweise des Plattenwärmetau-Sehers erzielt. Außerdem ergibt sich eine Verminderung der Herstellungskosten, da die Rippen einstückig mit den Wärmeübertragungsplatten ausgebildet sind. DerThe heat transfer plates of the plate heat exchanger are provided on at least one surface with a plurality of ribs integral with them, so that the rib thickness can be increased without the heat transfer surface being reduced as before; can be improved transfer plates, the heat transfer performance of the heat · 6g that an appropriate equivalent diameter is chosen for the siedeseitigen flow channels. Thus, the performance of the plate heat exchanger is improved and a spatially compact design of the plate heat exchanger is achieved. In addition, there is a reduction in manufacturing costs because the ribs are formed integrally with the heat transfer plates. Of the Wärmetauscher wird einfach dadurch hergestellt, daß die Verbindungsstücke z.B., durch Hartlöten auf gegenüberliegenden Seiten der aufeinandergelegten Wärmeübertragungsplatten miteinander verbunden werden, wobei die Rippen nicht ebenfalls durch Hartlöten mit den Platten verbunden werden müssen. Dadurch kann die Produktionsanlage einfacher aufgebaut sein und die Herstellungskosten werden gesenkt, die Anzahl der Herstellungsschritte zum Zusammenfügen der Wärmeübertragungsplatten zu einer Mehrlagen-Wärmeübertragungseinheit kann sehr klein gemachtwerden.The heat exchanger is made simply by brazing the connectors on, for example opposite sides of the superposed heat transfer plates connected to each other The ribs need not also be brazed to the plates. As a result, the production plant can be constructed more simply and the manufacturing costs are reduced, the number of manufacturing steps for assembling the heat transfer plates into a multilayer heat transfer unit can be made very small.
Dadurch, daß die Rippen nicht durch z. B. Hartlöten mit Wärmeübertragungsplatten verbunden werden, wird der Nachteil beseitigt, daß ein Siedebeschleuniger, der etwa auf die Oberflächen der Wärmeübertragungsplatten aufgebracht ist, mit geschmolzenem Lot überzogen wird, falls die Rippen durch Hartlöten mit den Platten verbunden werden, so daß die durch den Siedebeschleuniger erzielbaren Ergebnisse maximiert werden.The fact that the ribs are not by z. B. Brazing are connected to heat transfer plates, the disadvantage is eliminated that a boiling accelerator, which is applied approximately to the surfaces of the heat transfer plates with molten solder is coated if the ribs are joined to the plates by brazing, so that the through the Boiling accelerator achievable results can be maximized.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail using the drawing, for example
F i g. t eine Draufsicht auf eine Wärmeübertragungsplatte entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;F i g. FIG. 1 is a plan view of a heat transfer plate according to an embodiment of FIG Invention;
F i g. 2 eine Vorderansicht der Wärmeübertragungsplatte nach F i g. 1;F i g. Figure 2 is a front view of the heat transfer plate of Figure 2. 1;
F i g. 3 eine Draufsicht von oben auf ein Ausführungsbeispiel des Plattenwärmetauschers, wobei die Wärmeübertragungsplatten übereinanderliegend eine Mehrlagen-Wärmeübertragungseinheit bilden;F i g. 3 is a plan view from above of an exemplary embodiment of the plate heat exchanger, the heat transfer plates lying one on top of the other Form multilayer heat transfer unit;
Fig.4 eine Vorderansicht des Plattenwärmetauschers nach Fig. 3;FIG. 4 is a front view of the plate heat exchanger according to FIG. 3;
F i g. 5 eine Seitenansicht des Plattenwärmetauschers nach F i g. 3;F i g. 5 is a side view of the plate heat exchanger according to FIG. 3;
Fig.8 eine Draufsicht von ob«J auf ein anderes Ausführungsbeispiel des Plattenwärmetauschers;Fig. 8 is a plan view from above to another Embodiment of the plate heat exchanger;
Fig.9 eine Vorderansicht einer Wärmeübertragungsplatte nach F i g. 8;FIG. 9 is a front view of a heat transfer plate according to FIG. 8th;
Fig. 10 eine Seitenansicht der Wärmeübertragungsplatte nach F ig. 8;FIG. 10 is a side view of the heat transfer plate according to FIG. 8th;
F i g. 11 eine Draufsicht von oben auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Plattenwärmetauschers, wobei die Wärmeübertragungsplatten übereinanderliegend eine Mehrlagen-Wärmeübertragungseinheit bilden;F i g. 11 is a top plan view of another Embodiment of the plate heat exchanger, the heat transfer plates lying one above the other form a multilayer heat transfer unit;
Fig. 12 eine Vorderansicht des Platten Wärmetauschers nach F i g. 11; undFIG. 12 is a front view of the plate heat exchanger according to FIG. 11; and
Fig. 13 eine Seitenansicht des Plattenwärmetauscher nach F i g. 11.13 shows a side view of the plate heat exchanger according to FIG. 11th
Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel erläutert. Die Fig.] und 2 zeigen eine Wärmeübertragungsplatte 1; diese ist auf gegenüberliegenden Oberflächen mit einer Mehrzahl Rippen 2 ausgebildet die in Richtung der Höhe H verlaufen und Rechteckquerschnitt haben; ferner weist die Wärmeübertragungsplatte im Inneren eine Mehrzahl Strömungskanäle 4 auf, die in Richtung der Höhe H verlaufen und Rechteckquerschnitt haben, Eine Mehrzahl offene Kanäle 3, die von den benachbarten Rippen 2 gebildet sind, wirken mit noch zu erläuternden Wandabschnitten zusammen zur Bildung von Strömungskanälen für ein siedendes Medium, während die Strömungskanäle 4 für ein Kondensationsmedium bestimmt sind. Die auf den Oberflächen der Wärmeübertragungsplatte 1 geformten Rippen 2 haben eineWith reference to FIGS. 1 and 2 a first embodiment is explained. Figures 1 and 2 show a heat transfer plate 1; this is formed on opposite surfaces with a plurality of ribs 2 which run in the direction of the height H and have a rectangular cross-section; furthermore, the heat transfer plate has a plurality of flow channels 4 inside, which run in the direction of the height H and have a rectangular cross-section a boiling medium, while the flow channels 4 are intended for a condensation medium. The fins 2 formed on the surfaces of the heat transfer plate 1 have a
30 Π ΟΠ30 Π ΟΠ
Dicke zwischen 0,5 und 3,0 mm,Thickness between 0.5 and 3.0 mm,
Die Warmeöbertragungsplatten mit Rippen großer Dicke haben wesentlich bessere Wärmeübertragungs-Charakteristiken gegenüber dem bekannten Plattenwärmetauscher, und zwar innerhalb eines weiten Temperaturdifferenz-Bereichs zwischen 0,2 und 5,0° K, Die Wärmeübertragungsplatten mit Rippen, deren Äquivalentdurchmesser DP zwischen 1,5 und 2,5 mm liegt, weisen sehr gute Wärmeübertragungs-Leistung auf, und die zu diesem Zeitpunkt ausgetauschte Wärmemenge beträgt ca. das 3,3fache der vom bekannten Plattenwärmetauscher bei derselben Temperaturdifferenz ausgetauschten Wärmemenge. Das bedeutet, daß es bei Verwendung der Wärmeübertragungsplatten mit den hier angegebenen Rippen bei der Herstellung eines Plattenwärmetauschers möglich ist, eine räumlich gedrängte Gesamtgröße mit ca. 30% des Volumens des bekannten Plattenwärmetauschers zu erhalten. Wenn der Äquivalentdurchmesser De gleich oder kleiner als 5,0 mm ist, sind dem bekannten Plattenwärmetauscher übei legenc Wärmeübertragungs-Charakteristiken im Bereich von Temperaturdifferenzen zwischen 0,2 und 5,0° K erzielbar.The heat transfer plates with ribs of great thickness have significantly better heat transfer characteristics compared to the known plate heat exchanger, within a wide temperature difference range between 0.2 and 5.0 ° K, the heat transfer plates with ribs, the equivalent diameter D P between 1.5 and 2.5 mm, have very good heat transfer performance, and the amount of heat exchanged at this point in time is approximately 3.3 times the amount of heat exchanged by the known plate heat exchanger at the same temperature difference. This means that when using the heat transfer plates with the ribs specified here in the manufacture of a plate heat exchanger it is possible to obtain a spatially compact overall size with approximately 30% of the volume of the known plate heat exchanger. If the equivalent diameter D e is equal to or smaller than 5.0 mm, the known plate heat exchanger can be used to achieve heat transfer characteristics in the range of temperature differences between 0.2 and 5.0 ° K.
Die Rippen werden durch Strangpressen eines Werkstoffs wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung geformt, und sie werden mit den Wärmeübertragungsplatten nicht durch Schweißen, Hartlöten oder andere thermische Schmelzverbindungsverfahren verbunden. Die Rippen werden einstückig mit den Wärmeübertragungsplatten geformt, wodurch die Her-Stellungskosten gesenkt werden.The ribs are made by extruding a material such as aluminum or an aluminum alloy and they are not welded, brazed or bonded to the heat transfer plates other thermal fusion processes. The ribs become integral with the Heat transfer plates are molded, thereby reducing manufacturing costs.
Unter Bezugnahme auf die Fig.3—7 wird ein Ausführungsbeispiel des Plattenwärmetauschers erläutert, bei dem die Wärmeübertragungsplatten zu einer Mehrlagen-Wärmeübertragungseinheit zusammengebaut sind. Der Wärmetauscher umfaßt eine Mehrzahl Wärmeübertragungsplatten 10 (drei in diesem Fall) gleicher Länge, Breite und Dicke, die so angeordnet sind, daß sie eine Mehrlagen-Wärmeübertragungseinheit bilden.Referring to Figures 3-7, a Embodiment of the plate heat exchanger explained, in which the heat transfer plates to a Multi-layer heat transfer unit are assembled. The heat exchanger includes a plurality Heat transfer plates 10 (three in this case) of equal length, width and thickness so arranged are that they form a multilayer heat transfer unit.
Jede Wärmeübertragungsplatte 10 besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Jede Platte weist auf in Querrichtung gegenüberliegenden Seiten Verbindungsblöcke 11 auf und ist im Inneren mit einer Mehrzahl erster Strömungskanäle 12 ausgebildet, die voneinander in Plattenquerrichtu%i beabstandet sind und in Plattenlängsrichtung verlaufen. Jeder Strömungskanal steht mit einem Verteilerkanal 13 im oberen Teil der Platte 10 und einem im unteren Teil der Platte 10 gebildeten Sammelkana! 14 in Strömungsverbindung. Die Verteiler- und Sammelkanäle 13 bzw. 14 verlaufen in Querrichtung der Wärmeübertragungsplatten 10.Each heat transfer plate 10 is made of aluminum or an aluminum alloy. Any plate has on opposite sides in the transverse direction connecting blocks 11 and is inside with a A plurality of first flow channels 12 are formed, which are spaced from one another in plate transverse direction and run in the longitudinal direction of the plate. Each flow channel has a distribution channel 13 in the upper part the plate 10 and a collecting channel formed in the lower part of the plate 10! 14 in flow connection. The distribution and collecting channels 13 and 14 run in the transverse direction of the heat transfer plates 10.
Jede Wärmeübertragungsplatte 10 ist auf gegenüberliegenden Oberflächen mit Rippen 15 von Rechteckquerschnitt ausgebildet, die zwischen den Verbindungsblöcken 11 liegen und voneinander gleichbcabstandet sind. Die Rippen 15 verlaufen in Längsrichtung der Platten 10, und die Entfernung zwischen den Oberflächen der Rippen 15 auf gegenüberliegenden Seiten der Wärmeübertragungsplatten 10 ist gleich der Dicke ider Verbindungsblöcke 11.Each heat transfer plate 10 is on opposing surfaces with ribs 15 of rectangular cross-section formed, which lie between the connecting blocks 11 and are equally spaced from each other are. The ribs 15 run the length of the panels 10 and the distance between the surfaces of the ribs 15 on opposite sides of the heat transfer plates 10 is equal to the thickness ider Connection blocks 11.
Benachbarte Wärmeübertragungsplatten 10 sind durch Kontakt der Rippen 15 miteinander und Kontakt der Verbindungsblöcke 11 miteinander zusammengefügt und z. B. durch Hartverlöten der Verbindungsblökke miteinander festgelegt, so daß eine Mehrlagen-WärmeQbertragungseinheit gebildet ist. Damit ist durch die an ihren Oberflächen zwischen den Verbindungsblpkken 11 a«f gegenüberliegenden Seiten der aneinandergefügten Wärmeübertragungsplatten 10 in Kontakt liegenden Rippen 15 eine Mehrzahl zweiter Strömungskanäle 16 gebildet Adjacent heat transfer plates 10 are through contact of the ribs 15 with each other and contact the connecting blocks 11 joined together and z. B. by brazing the connection blocks fixed with each other, so that a multilayer heat transfer unit is formed. This is due to the on their surfaces between the connection blocks 11 a «f opposite sides of the joined Heat transfer plates 10 in contact with ribs 15 a plurality of second flow channels 16 is formed
Bei dem so aufgebauten Plattenwärmetauscher strömen Ströme H eines Hochtemperatur- und Hochdruck-Mediums in die Verteilungskanäle 13 in Richtung der Vollinienpfeile nach Fig.4 und werden auf die Mehrzahl erster Strömungskanäle 12 verteilt und durchströmen sie in Längsrichtung der Wärmeübertragungsplatten 10 und werden in den Sammelkanälen 14 gesammeltIn the plate heat exchanger constructed in this way, currents H of a high-temperature and high-pressure medium flow into the distribution channels 13 in the direction of the solid line arrows according to FIG collected
Ströme C eines Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Mediums strömen in die Mehrzahl zweiter Strömungskanäle 16 in Richtung der Strichlinienpfeile in Fig.4 aufwärts durch die Strömungskanäle 16 und längs den Rippen 15 zwischen den Verbindungsblöcken 11. Beim Durchströmen der zweiten Strömungskanäle 16 erfolgt ein Wärmeaustausch zwisdien den Strömen C und den durch die ersten Strömungskai.äle 12 aufwärts strömenden Strömen H des Hochtemperatur- und Hochdruck-Mediums, und die Ströme C strömen siedend nach oben und treten aus dem Wärmetauscher durch den Auslaß an dessen Oberende aus (vgl. Strichlinienpfeile Q. Currents C of a low-temperature and low-pressure medium flow into the plurality of second flow channels 16 in the direction of the dashed line arrows in FIG Streams C and the streams H of the high-temperature and high-pressure medium flowing upwards through the first flow quays 12 , and the streams C boil upwards and exit the heat exchanger through the outlet at its upper end (cf. dashed line arrows Q.
Wie erläutert erfährt das Niedrigtemperatur- und Niedrigdruck-Medium C eine Phasenänderung in den zweiten Strömungskanälen 16 und durchströmt diese in siedendem, gemischtflüssig-gasförmigem Zustand, so daß die Wärmeübertragungsplatten 10 in Dickenrichtung, in der sie in einer Mehrzahl Lagen angeordnet sind, in Schwingungen versetzt werden. Da jedoch die Platten 10 durch die Verbindungsblöcke 11 aneinander festgelegt sind, wird das Schwingen der Platten 10 kleingehalten, und es besteht keine Gefahr, daß die Platten 10 voneinander gelöst werden. Die Rippen 15 benachbarter Wärmeübertragungsplatten 10 befinden sich an den in ihrer Längsrichtung verlaufenden Oberflächen in Kontakt miteinander, so daß ihr Kontakt durch Schwingungen nicht unterbrochen wird, obwohl sie nicht durch Hartlöten miteinander verbunden sind.As explained, the low-temperature and low-pressure medium C experiences a phase change in the second flow channels 16 and flows through them in a boiling, mixed liquid-gaseous state, so that the heat transfer plates 10 vibrate in the thickness direction in which they are arranged in a plurality of layers will. However, since the panels 10 are fixed to each other by the connecting blocks 11, the swinging of the panels 10 is suppressed and there is no risk of the panels 10 becoming detached from each other. The ribs 15 of adjacent heat transfer plates 10 are in contact with one another on the surfaces extending in their longitudinal direction, so that their contact is not interrupted by vibrations, although they are not connected to one another by brazing.
Die Fig.8—13 zeigen ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel des Plattenwärmetauschers; dabei sind Rippen 22, die gleichbeabstandet zwischen den Verbindungsblökken 21 auf gegenüberliegenden Seiten der Wärmeübertragungsplatten vorgesehen sind, nur auf einer Oberfläche der Platten 20 gebildet, und (vgl. Fig.8) die Entfernung zwischen den Oberflächen der Rippen 22 und der unberipptsn Oberfläche der Wärmeübertragungsplatte 20 ist gleich der Dicke / der Verbindungjblöcke 21. Wenn die Wärmeübertragungsplatten 20 übereinander angeordnet sind, werden die Oberflächen der Rippen 22 einer Platte 20 mit der unberippten Oberfläche der benachbarten Platte 20 in Kontakt gebracht, und die Verbindungsblöcke 21 werden miteinander verbunden, so daß die Wärmeübertragungsplatten 20 zu einer Mehrlagen-Wärmeübertragungseinheit zusammengefügt sind. Dieser Plattenwärmetauscher gleicht demjenigen nach den Fig.3—7, wobei jedoch die Wärmeübertragungsplatten 20 auch dann übereinander angeordnet werden können, wenn zwischen ihnen in Querrichtung Maßabweichungen vorhanden sind, da rtese bei der Montage der Platten 20 ausgleichbar sind.FIGS. 8-13 show a further exemplary embodiment of the plate heat exchanger; there are ribs 22, which are equally spaced between the connecting blocks 21 are provided on opposite sides of the heat transfer plates, only on one surface the plates 20 formed, and (see. Fig.8) the Distance between the surfaces of the fins 22 and the bare surface of the heat transfer plate 20 is equal to the thickness / of the connecting blocks 21. When the heat transfer plates 20 are arranged one above the other, the surfaces of the ribs 22 of a plate 20 with the unripped Surface of the adjacent plate 20 brought into contact, and the connecting blocks 21 are connected to one another, so that the heat transfer plates 20 form a multi-layer heat transfer unit are joined together. This plate heat exchanger is similar to that according to Fig. 3-7, however, the heat transfer plates 20 can also be arranged one above the other when there are dimensional deviations between them in the transverse direction, since the assembly of the plates 20 are compensable.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |