DE3046929A1 - "plattenwaermeaustauscher" - Google Patents

Description

Plattenwärmeaustauscher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl von Platten, die so gestapelt sind, daß zwischen ihnen dicht abgeschlossene Kanäle für die beiden Wärmeaustauschmittel entstehen.

Bei herkömmlichen Platten-Wärmeaustauschern herrschen in mindestens sämtlichen Kanälen für eines der Wärmeaustauschmittel die gleichen Strömungsbedingungen. Die Strömungsstärke und
der Druckabfall sind also in diesen Kanälen allgemein gleich. Dies gilt auch für diejenigen Kanäle, die auf nur einer Seite von einer Wärmeaustauschplatte begrenzt werden, d.h. gewöhnlich die am weitesten außen liegenden Kanäle des Wärmeaustauschers .

Im Vergleich mit dem Rest der Kanäle, die auf beiden Seiten von Wärmeaustauschkanälen eingeschlossen sind, sind die Strömungsstärke und der Druckabfall in den außenliegenden Kanälen gleich, während andererseits die Wärmeaustauschfläche nur halb so groß ist. Aus diesem Grund ist, wie sich einsehen läßt, die Temperaturänderung in den außenliegenden Kanälen geringer als in
den innenliegenden Kanälen, da der Wärmetränsport zu bzw. von den außenliegenden Kanälen nur etwa halb so groß wie bei den anderen Kanälen ist. Dieser Umstand ist aus folgenden Gründen nachteilig:

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Primär ergibt sich aus den oben erläuterten Umständen eine unterschiedliche Wärmebehandlung unterschiedlicher Teile eines Strömungsmittels, die ihrerseits negative Auswirkungen auf die Qualität eines in einem Plattenwärmeaustauscher behandelten Produkts haben kann. Weiterhin werden die Wärmeaustauschflächen des Wärmeaustauschers nicht alle so wirkungsvoll wie möglich genutzt, was insbesondere beim Einsatz von teueren Plattenwerkstoffen für die Wirtschaftlichkeit wichtig ist. Schließlich wird auch die Temperatur in einigen den außenliegenden benachbarten Kanälen beeinträchtigt; diese Beeinträchtigung nimmt mit dem Abstand von den außenliegenden Kanälen, d.h. gewöhnlich vom Ende des Plattenstapels ab.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile der bisher eingesetzten Wärmeaustauscher zu beseitigen. Dies läßt sich bei einem Plattenwärmeaustauscher der eingangs erläuterten Art erreichen, indem man diesen nach der vorliegenden Erfindung mit mindestens einem Kanal ausführt, der auf nur einer Seite von einer Wärmeaustauschplatte begrenzt wird und einen höheren Strömungswiderstand als der Rest der Kanäle für das gleiche Strömungsmittel hat.

Es hat sich herausgestellt, daß man mit einem Wärmeaustauscher nach der vorliegenden Erfindung allgemein gleiche Temperaturänderungen in allen Kanälen für das gleiche Strömungsmittel erhält, so daß das Strömungsmittel in allen Kanälen die gleiche Wärmebehandlung erfährt. Auf diese Weise läßt sich die Qualität des im Wärmeaustauscher behandelten Produkts verbessern und gleichzeitig kann man sämtliche Wärmeaustauschflächen wirkungsvoll nutzen.

Die Erfindung soll unten ausführlich unter Bezug auf die Zeichnung erläutert werden, in der die

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Fig- 1 und 2 schaubildlich Abschnitte
eines herkömmlichen Plattenwärmeaustauschers, die

Fig. 3 einen entsprechenden Abschnitt

eines Wärmeaustauschers nach der vorliegenden Erfindung, und die

Fig. 4 und 5 als perspektivische Explosionszeichnungen in schaubildlicher Form zwei Ausführungsformen des Wärmeaustauschers nach der vorliegenden Erfindung darstellen.

Der in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Wärmeaustauscher weist sieben Platten 1 bis 7 auf, die zwischen sich sechs Wärmeaustauschkanäle 9 bis 14 bilden. Ein Strömungsmittel A strömt durch drei Kanäle 10, 12, 13 und tauscht Wärme mit einem Strömungsmittel B aus, das in den anderen Kanälen 9, 11, 13 fließt.

Von den drei Kanälen 10, 12, 14 für das Strömungsmittel A sind die beiden ersterwähnten auf beiden Seiten von den Wärmeaustauschplatten 2, 3 bzw. 4, 5, der Kanal 14 aber nur auf einer Seite von einer solchen Platte 6 eingeschlossen. Es ist daher einzusehen, daß bei gleicher Strömung in allen drei Kanälen j die Temperaturänderung im Kanal 14 erheblich geringer ist als : in den Kanälen 10, 12. Die Bedingungen für das Strömungsmittel ; B sind entsprechend, da die Kanäle 11, 13 beiderseits von Wärj meaustauschplatten eingeschlossen sind, während im Kanal 9 der ! Wärmeaustausch nur durch die Platte 2 hindurch stattfindet.

Der in Fig. 2 gezeigte herkömmliche Wärmeaustauscher entspricht dem der Fig. 1 mit der einzigen Ausnahme einer zusätzlichen Platte 8 , so daß für das Strömungsmittel B ein zusätzlicher Wärmeaustauschkanal 15 entsteht. In diesem Fall sind sämtliche Kanäle 10, 12, 14 für das Strömungsmittel A auf beiden Seiten von Wär-

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meaustauschplatten begrenzt. Dennoch treten in diesen Kanälen nicht durchweg gleiche Temperaturänderungen auf. Da die Temperatur in den einseitig wärmeaustauschenden außenliegenden Kanälen 9, 15 sich von der in den Kanälen 11, 13 für das gleiche Strömungsmittel unterscheidet, wird auch die Temperatur in den benachbarten Kanälen 10, 14 beeinflußt und unterscheidet sich daher von der im Kanal 12.

Die Fig. 3 zeigt einen Wärmeaustauscher nach der vorliegenden Erfindung aus acht Platten 20, die zwischen sich sieben Kanäle 21 bis 27 bilden. Die außenliegenden Kanäle 21, 27 sind schmaler als die innenliegenden Kanäle dargestellt, um darauf hinzuweisen, daß der Strömungswiderstand in den außenliegenden Kanälen höher ist, so daß die Strömung dort etwa die Hälfte der der innenliegenden Kanäle beträgt. Da die Strömungen in den außenliegenden Kanälen an ihre Wärmeaustauschflächen angepaßt worden sind, ist die Temperaturänderung dort etwa gleich der in den innenliegenden Kanälen 21, 25 für das gleiche Strömungsmittel B. In den Kanälen 22, 24, 26 für das Strömungsmittel A ist die Temperaturänderung ebenfalls gleich. Ein in diesem Wärmeaustauscher behandeltes Produkt erfährt also in allen Kanälen die gleiche Wärmebehandlung.

Wie die Fig. 3 zeigt, sind die außenliegenden Kanäle schmaler ausgeführt, um die Strömung in ihnen zu drosseln. Andere bevorzugte Mittel zum Erreichen des gleichen Effekts sind in den Fig. 4 und 5 gezeigt.

Der in Fig. 4 als Explosionsdarstellung schaubildlich gezeigte Wärmeaustauscher ist aus zwei unterschiedlichen Arten Platten 30 und 31 zusammengesetzt, die mit Wellungen in einem sogenannten Fischgrätenmuster ausgestaltet sind. Die Wellung ist schaubildlich bei 30a und 31a gezeigt. Wie die Figur zeigt,

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verlaufen die Wellungen 30a der Platten 40 unter einem größeren Winkel zur Plattenlängsachse als die Wellungen 31a der Platten 31. Es sei angenommen, daß die Platten gleichbeabstandet angeordnet sind. Wie bekannt ist, erzeugt der größere Winkel einen höheren Strömungswiderstand als der kleinere Winkel. Die beiden außenliegenden Kanäle sind auf beiden Seiten von Platten 30 mit großen Wellungswinkel eingeschlossen, während die restlichen Kanäle einerseits von einer Platte 30 und andererseits von einer Platte 31 mit kleinem Wellungswinkel begrenzt sind. Der Strömungswiderstand ist also in den außenliegenden Kanälen höher als in den innenliegenden Kanälen und die Strömungen sind in ersterer also entsprechend schwächer. Auf diese Weise läßt sich die gewünschte Abschwächung der Strömungen in den außenliegenden Kanälen erreichen, so daß die Temperaturänderung in allen Kanälen für das gleiche Strömungsmittel gleich ist.

Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung setzt sich aus Platten 30, 31 der in Fig. 4 gezeigten Art zusammen. In diesem Fall sind jedoch nur zwei Platten 30 mit großem Wellungswinkel verwendet und an die äußersten Enden des Plattenstapels gesetzt. Sämtliche innenliegenden Platten 31 haben einen kleineren Wellungswinkel. Die beiden am weitesten außen liegenden Kanäle sind also auf der einen Seite von einer Platte 30 mit großem Wellungswinkel, auf der anderen Seite von einer Platte 31 mit kleinem Wellungswinkel begrenzt. Diese Kanäle üben also einen höheren Strömungwiderstand aus und führen eine entsprechend schwächere Strömung als die innenliegenden Kanäle, die auf beiden Seiten von Platten mit kleinem Wellungswinkel eingeschlossen sind.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und es sind andere Ausführungsformen möglich, ohne den Umfang der Ansprüche zu verlassen.

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Claims (2)

1. Patentansprüche/SchutzanSprüche

   \ 1.)Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl von Platten, die so gestapelt sind, daß zwischen ihnen dicht abgeschlossene Kanäle für zwei Wärmeaustauschmittel entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kanal (21, 27) nur auf einer Seite von einer Wärmeaustauschplatte begrenzt ist und einen höheren Strömungswiderstand als die restlichen Kanäle für das gleiche Strömungsmittel ausübt.
2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand in dem Kanal so eingestellt ist/ daß die Strömung in ihm etwa halb so groß ist wie die im Rest der Kanäle für das gleiche Strömungsmittel,

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