DK161409B

DK161409B - Varmevekslermodul af braendt keramisk materiale

Info

Publication number: DK161409B
Application number: DK670987A
Authority: DK
Inventors: Rudolf Ganz; Otto Heinz; Heinrich Schelter
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1991-07-01
Also published as: NO875328D0; ATE56812T1; GR3001071T3; FI875568A0; US4934453A; NO166674B; EP0274694B1; DK670987A; IE873453L; FI84661C; JP2553114B2; DK161409C; DE3643750A1; IE61480B1; NO875328L; DK670987D0; DE3765106D1; JPS63163789A; FI875568A; NO166674C

Description

DK 161409 B

Opfindelsen angår et varmevekslermodul af brændt keramisk materiale, der er fremstillet ved brænding af en stabel udstansede og laminerede grønne keramiske brikker.

Varmeudvekslere af denne art kendes fra DE 5 PATENTSKRIFT NR. 3136253. Det fremstilles af keramiske folier henholdsvis brikker, hvori strømningskanalerne er indstansede eller prægede, hvilke brikker forbindes med hinanden ved hjælp af lamineringshjælpemidler. Den således fremstillede varmevekslerblok opvarmes derefter, og de 10 organiske bestanddele bortbrændes derefter ved 200-300°C.

Derpå brændes blokken ved 1.200-1.700°C. En ulempe herved er det store antal forskellige brikmønstre til opbygning af blokken, efterbearbejdningen af den rå blok og den brændte blok og de begrænsede muligheder for at rense kanalerne.

15 Ved opfindelsen er det tilstræbt at afhjælpe disse ulemper. Varmeveksleren skal kunne fremstilles med et minimum af brikmønstre og kunne anvendes til partikelladede gasstrømme samt på samme måde til varmeudveksling mellem vædske-gas og vædske-vædske.

20 Dette er ifølge opfindelsen opnået med et varmevekslermodul ifølge opfindelsen, som er ejendommeligt ved, at stablen består af mindst to brikker, som har et første sæt udsparinger, der i brikkernes stablede stilling danner rørformede kanaler, og et andet sæt udsparinger, der 25 er anbragt udenom de første udsparinger, og som, når brikkerne er stablede, delvis overlapper det andet sæt udsparinger i nabobrikker, således at der dannes i brikkernes plan liggende kanaler, som omgiver de rørformede kanaler.

30 Det andet sæt udsparinger kan være slidsformede eller vinkel formede. Endnu siden at vinkelen kan ved en cirkelformet begrænsning, som er koncentrisk med den første udsparing. Det andet sæt udsparinger i den første brik kan være slidsformede og i den anden brik være udformet 35 cirkulært. Slidserne kan have én længde på én til tre gange diameteren af de første udsparinger.

2

DK 161409B

De ved opfindelsen opnåede fordele er især, at modulet kan opbygges af ét til maksimalt to brikmønstre. Udstansningen og positioneringen af forbindelsesstykker og spærringer falder bort. Der opnåes en enklere opbygning af 5 et varmevekslersystem af sådanne moduler. Ved at forbinde ! store arealer af de enkelte brikker med hinanden opnås en pålidelig tætning mellem de strømmende medier i modulet.

Omkring de rørformede, retliniede kanaler for det varme medium (de første udsparinger) og de slidsformede kanaler, 10 bliver der tilstrækkeligt materiale tilbage, som over hele modulhøjden opbygges til sammenlaminerede søjler og rør, det kan tætne under højt tryk, hvorved lamineringsfejl kan undgås. Om nødvendigt kan tætningen i det brændte modul forbedres ved en anden brænding og indføring af 15 tætningsmiddel, f.eks. silicium eller en glasur over de til det varme medium bestemte, rørformede kanaler i modulets indre. Varmeveksermodulet egner sig særligt godt til opbygning af varmevekslersystemer. Hertil sættes modulerne hensigtsmæssigt i søjler ovenpå hinanden. Det varme medium 20 ledes ved dette arrangement retlinjet gennem den søjleformede opbygning. Tætningen af modulerne indbyrdes kan efter valg ske ved klæbning med organiske eller uorganiske klæbere, mørtel, glas og på lignende måde. Almindelige tætningselementer såsom fibersnore, fiberpapir, 25 O-ringe, C-pakninger o.s.v. er imidlertid også egnede til tætning mellem modulerne. Tætningsfladerne kan være strukturerede eller slebne. Der kan i et varmevekslerhus indbygges vilkårligt mange søjler. Hertil er det tilstrækkeligt at spænde de enkelte søjler mod et fast 30 vederlag med fjederelementer til at kompensere for varmeudvidelser. En stiv forbindelse mellem søjlerne indbyrdes er ikke nødvendig. De kan dog positioneres med i føringsnoter i modulerne indskudte føringselementer. Føringselementerne kan være udformede således, at det kolde 35 medium ved overgangen fra en søjle til den næste stadig føres i det indre af modulet. Ved udformningen af

DK 161409 B

3 varmevekslerhuse kan driftsmåden af varmeveksleren fra f.eks. krydsstrøm til modstrøm ændres uden at ændre idéen i søjleopbygningen. Opfindelsen forklares nærmere i forbindelse med blot en enkelt udførelsesform, der fremgår 5 af tegningerne, hvor fig. 1 viser udstansede brikker med samme mønster til opbygning af et varmevekslermodul, fig. 2 et snit gennem et varmevekslermodul opbygget af brikkerne i fig. 1 og set efter linien II-II i denne 10 figur, fig. 3 alternativt udstansede brikker med ens mønster til opbygning af et varmevekslermodul, fig. 4 et varmevekslermodul opbygget af brikkerne i fig. 3 og set efter linien IV-IV i denne figur, 15 fig. 5 endnu en alternativ udformning med to brikmønstre til opbygning af et varmevekslermodul, fig. 6 et varmevekslermodul opbygget af brikkerne i fig. 5 og set efter linien VI-VI i denne figur, fig. 7 et varmevekslersystem opbygget af 20 varmevekslermoduler bestående af de i fig. 3 viste brikker, og vist i snit efter linien VII-VII i fig. 8, fig. 8 et snit efter linien VIII-VIII i fig. 7. Brikmønsteret i fig. 1 har som første sæt udsparinger cirkelformede udsparinger 1 og rundt om disse 25 som andet sæt udsparinger vinkelformede udsparinger 2, hvor indersiden af vinklen er formet som en cirkelformet begrænsing 3. Af disse brikker dannes to stabler a, a', hvor stablen a' fremkommer ved vending af brikkerne i stabel a. Varmevekslermodulet opbygges af skiftevis 30 stabling af brikker af stabel a og af stabel a' ovenpå hinanden. Herved opstår gennemgående rørformede kanaler 12 og vinkelret på disse stående slidsformede kanaler 13, som omgiver de rørformede kanaler og skiftevis ligger i et eller flere brikplaner. Varmevekslermodulet i fig. 4 er 35 opbygget på tilsvarende måde. Det adskiller sig kun fra varmevekslermodulet i fig. 2 ved brikmønsteret. Omkring de

DK 161409 B

4 cirkelformede første udsparinger er anbragt et andet sæt slidsformede udsparinger 4 (fig. 3). Varmevekslermodulet opbygges ved skiftevis stabling af brikker fra stabel b og stabel b* ovenpå hinanden. i 5 Varmeveksermodulet i fig. 6 er opbygget af to i forskellige brikmønstre 5 og 6, som skiftevis lægges ovenpå hinanden lag på lag. Brikmønsteret 5 har cirkulære første udsparinger 1 og rundt om disse anbragte udsparinger 7 i et andet sæt, medens det andet brikmønster 6 har cirkulære 10 første udsparinger 1 og det andet sæt cirkulære udsparinger 8. Ved skiftevis stabling af brikker med de to brikmønstre danner udsparingerne 1 rørformede kanaler 12, medens udsparingerne 8 hver overlapper fire overfor hinanden liggende ender af slidserne 7, hvorved der dannes 15 slidsformede kanaler 13 i brikplanet.

Højden af kanalerne 13, hvis strømningsretning forløber i hovedsagen på tværs af de rørformede kanaler 12, kan varieres ved at lægge flere lag brikker fra en stabel a, a', b, b' henholdsvis kortmønstre 5 eller 6 ovenpå 20 hinanden. Perforeringen 9 ved randende af brikken (fig. 1, 3, 5, 8) kan tjene til at optage stablingshjælpemidler, føringselementer, monteringsorganer 10 o.s.v.

I varmevekslersystem i fig. 7 og 8 er varmevekslermoduler 14 sammenstillede i søjler 16, som er 25 anbragt parallelt med hinanden i et hus 15. De enkelte søjler 16 er fastholdt i stilling i forhold til hinanden og i forhold til huset 16 ved hjælp af monteringsorganer 10, der også kan være udformede som føringselementer. Mellem modulerne 14 i en søjle 16 er anbragt pakninger 11 for at 30 hindre, at varmevekslermedierne blandes. Enderne af de enkelte søjler 16 er ligeledes tætnet mod huset 15 ved hjælp af pakninger 11. For at opfange temperaturbetingede længdeudvidelser af søjlerne 16, er søjlerne anbragt på lejringselementer 17, 17', som ved hjælp af pakninger 11 er 35 tætnet mod søjlerne 16 og med pakninger 11', 18 og 19 er tætnet mod huset 15. Medens lejringselementet 17' direkte 5

DK 161409 B

over pakningen 11' er understøttet på huset 15, er lejringelementet 17 støttet mod huset 15 over fjedre 20. Pilene 21 angiver strømningsretningen for det kolde medium og pilene 22 strømningsretningen for det varme medium.

5 10 15 20 25 30 35

Claims

1. Varmevekslermodul af brændt keramisk materiale og fremstillet af en stabel udstansede og laminerede grønne i keramiske brikker, kendetegnet ved, at stablen består af I 5 mindst to brikker, der har et første sæt udsparinger (1), som i brikkernes stablede tilstand danner rørformede kanaler (12), og et andet sæt udsparinger (2, 4) som er anbragt rundt om de første udsparinger (1), og som i de stablede brikker delvis overlapper udsparingerne (2, 4, 7) 10. det andet sæt udsparinger i nabobrikker, hvorved der dannes i brikplanet liggende kanaler (13), som omgiver de rørformede kanaler (12).

2. Varmevekslermodul ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det andet sæt udsparinger (4, 7) er slidsformede.

3. Varmevekslermodul ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det andet sæt udsparinger (2) er vinkelformede.

4. Varmevekslermodul ifølge krav 3, kendetegnet ved, at indersiden af vinklen har en cirkelbueformet begrænsing (3), som ligger koncentrisk om den første udsparing (1).

5. Varmevekslermodul ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det andet sæt udsparinger (7, 8) i den første brik (5) er slidsformede og i den anden brik (6) er cirkulære.

6. Varmevekslermodul følge krav 1, kendetegnet ved, at udsparingerne (1), der danner kanalerne (12) er 25 cirkulære.

6 DK 161409 B

7. Varmevekslermodul ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de første udsparinger (1) er omgivet af fire vinkelret på hinanden anbragte slidser (4, 7).

8. Varmevekslermodul ifølge krav 1, kendetegnet ved, 30 at slidserne (4, 7) har en længde på fra én til tre gange diameteren af de første udsparinger (1). 35