DK162955B - Profilerede varmeoverfoeringsplader - Google Patents

Description

i

DK 162955 B

Opfindelsens anvendelsesområde.

5 Opfindelsen vedrører profilerede varmeoverføringspiader, som under overholdelse af en bestemt afstand i egnede indretninger føjes sammen til varmevekslere på en sådan måde, at der mellem varmeoverføringspladerne dannes strømningskanaler, hvis højde er lille i forhold til deres bredde og 10 længde, men dog er væsentlig større end varmeoverførings-pladernes tykkelse, hvorved de flader, der begrænser varme-overføringspladens strømningskanaler, er forsynet med bølgeformede profiler, der forløber vinkelret på strømningsretningen eller under en bestemt, over pladebredden kon-15 stant eller periodisk forskellig vinkel i forhold til strømningsretningen på en sådan måde, at strømningskanalen består af et antal kanalafsnit, der ændrer sig periodisk i strømningsretningen, i hvilke kanalhøjden på samme måde ændrer sig i strømningsretningen over en kanalbredde, som 20 andrager et multiplum af længden, set i strømningsretningen, af de profilelementer, der begrænser et sådan kanalafsnit, og profilelementerne dannes enten af to kurvestykker, der går jævnt over i hinanden, eller af to kurvestykker og et lige stykke, der forbinder to punkter med samme stigning 25 på disse kurvestykker med hinanden.

Beskrivelse af de kendte tekniske løsninger.

Der kendes varmeoverføringsplader, som under overholdelse 30 af en bestemt afstand på egnet måde sammenføjes til varmevekslere, hvorved der mellem to tilstødende plader dannes strømningskanaler. De flader på varmeoverføringspladerne, der begrænser strømningskanalerne, er forsynet med bølgeformede profiler, som forløber enten vinkelret på strøm-35 ningsretningen eller under en bestemt konstant eller perio-

DK 162955B

2 disk forskellig vinkel i forhold til strømningsretningen. Hvert profilelement dannes derved enten af to kurvestykker, der går jævnt over i hinanden eller af to kurvestykker og et lige stykke, der forbinder disse kurvestykker i punkter 5 med samme stigning. Ved profilering bevirkes der ved siden af en forstørrelse af varmeoverføringsfladen en periodisk ændring af strømningstværsnittet og dermed strømningshastigheden i strømningskanalerne i længderetningen, hvad der skal føre til en forhøjelse af turbulensgraden og dermed 10 til en intensivering af varmeovergangen. Ved parallel føring af de bølgeformede profiler på hinanden tilstødende varmeoverføringspiader ligger der mellem overfor hinanden liggende profilelementer ensartede kanalafsnit, i hvilke strømningstværsnittet ændrer sig jævnt fra en maksimalværdi 15 til en minimumsværdi og omvendt. Tværsnitsændringen er ens over den samlede bredde over hvilken parallelføringen sker.

Hvis de bølgeformede profiler på de mod hinanden tilstødende varmeoverføringsplader krydser hinanden, opstår der ligeledes kanalafsnit, i hvilke strømningstværsnittet ændrer 20 sig. De derved opnåede tilstande fra maksimalt til minimalt tværsnit ændrer sig dog periodisk over pladebredden. Perioden fastlægges ved afstanden mellem de punkter, i hvilke de mod hinanden tilstødende plader gensidigt understøtter hinanden .

25

Det realiserende forhold fra det maksimale til det minimale strømningstværsnit i de enkelte kanalafsnit og måden, hvorpå overgangen mellem disse strømningstværsnit er udformet, er afgørende for det opnåelige forhold mellem varmeoverfø-30 ringseffekt og pumpeeffekt (varmemediegennemstrømningsmæng-den pr. tidsenhed). Således opnås der ved forholdsvis store ændringer af strømningstværsnittene ved de kendte bølgeformede profiler en høj varmeoverføringseffekt, som dog samtidig betinger en høj pumpeeffekt, hvorved en del af den pum-35 peeffekt, der skal tilvejebringes, ikke mere kan udnyttes

DK 162955B

3 til varmeoverføringen.

Opfindelsens formål.

5 Formålet med opfindelsen er at forbedre forholdet mellem varmeoverføringseffekt og nødvendig pumpeeffekt i forhold til de kendte udførelser af varmevekslere af sammenføjede varmeoverføringspiader forsynet med bølgeformede profiler.

Det har vist sig, at varmeover føringseffekten og den nød-10 vendige pumpeeffekt i kanaler begrænset af bølgeformede profiler afhænger meget stærkt af differentialkvotienten af længden af ækvipotentiallinierne langs strømningsvejens længde. Over en bestemt grænseværdi for denne differentialkvotient, som fastlægges af den parameter, der karakteriser 15 de kurvestykker, som danner profilelementerne, stiger den nødvendige pumpeeffekt betragteligt uden en væsentlig forhøjelse af varmeoverføringseffekten.

Opfindelsens opgave.

20

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at udforme profilelementer på i og for sig kendte varmeoverføringsplader, hvis flader, der begrænser strømningskanalerne, er forsynet med bølgeformede profiler, som forløber enten vinkelret på 25 eller under en bestemt konstant eller periodisk forskellig vinkel i forhold til strømningsretningen sådan, at strømningshastighedsændringerne i de af de over for hinanden liggende profilelementer på de mod hinanden tilstødende varmeoverføringsplader dannede kanalafsnit kun forekommer i 30 det omfang, hvorved de bidrager til forhøjelse af varmeoverføringseffekten.

Fremlægning af opfindelsens indhold.

35 Ifølge opfindelsen udformes de profilkurver, der dannes ved 4

DK 162955 B

projektion af varmeoverføringspladernes profilelementer på et plan, der står vinkelret på den projicerede varmeoverfø-ringsflade og er parallel med strømningsretningen, således, at krumningen af de kurvestykker, der danner dem, ændrer 5 sig jævnt og monotont med deres længde, hvorved disse kurvestykker størrelsesmæssigt har deres største krumning i de punkter, i hvilke de enten går jævnt over i hinanden eller går jævnt over i det lige stykke, der forbinder dem, og har deres størrelsesmæssigt mindste krumning i de punkter, 10 i hvilke de går over i kurvestykkerne på profilkurverne i de tilstødende profilelementer.

Ved denne udformning af de bølgeformede profiler på varme-overføringspladerne opnås, at stigningen af differential-15 kvotienten af længden af ækvipotentiallinierne i de af over for hinanden liggende profilelementer på de i pladevarmeveksleren mod hinanden tilstødende varmeoverføringsflader dannede kanalafsnit efter strømningslængden kan udformes sådan, at tryktab, der ikke kan udnyttes til varmeoverfø-20 ringen, undgås, og at forholdet mellem varmeoverføringsef-fekt og nødvendig pumpeeffekt kan forøges afgørende.

Udførelseseksempel.

25 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere ved et udførelseseksempel. På de tilhørende tegninger viser:

Fig. 1 Profilkurver, som dannes af to kurvestykker, og som opstår ved projektion af de over for hinanden 30 liggende profilelementer på de i piadevarmeveksle ren mod hinanden stødende varmeoverføringsplader på et plan, der er vinkelret på den projicerede varmeoverføringsflade og parallel med strømningsretningen.

35

DK 162955 B

5

Fig. 2 Profilkurver, som dannes af to kurvestykker og et lige stykke, som forbinder dem, og som opstår ved projektion af de over for hinanden liggende profilelementer på de i pladevarmeveksleren mod hin-5 anden stødende varmeoverføringsplader på et plan, der er vinkelret på den projicerede varmeoverfø-ringsflade og parallel med strømningsretningen.

Varmeoverføringspladerne er på de flader, der ved deres 10 sammenføjning til pladevarmevekslere begrænser strømningskanalerne, forsynet med bølgeformede profiler. Projiceres de enkelte profilelementer la henholdsvis lb på et plan, der er vinkelret på varmoverføringsfladen og parallel med strømningsretningen, så fremkommer enten ifølge fig. 1 pro-15 filkurver 2a, 2b, som består af to kurvestykker 3a og 4a henholdsvis 3b og 4b eller ifølge fig. 2 profilkurver 2c, 2d, som består af to kurvestykker 13a og 14a henholdsvis 13b og 14b og et lige stykke 12a henholdsvis 12b, som forbinder dem. Består profilkurverne ifølge fig. 1 kun af to 20 kurvestykker 3a og 4a henholdsvis 3b og 4b, så går disse i et punkt med samme stigning 5a henholdsvis 5b over i hinan den. I punkterne 8a henholdsvis 8b og i punkterne 9a henholdsvis 9b sker den jævne overgang til profilkurverne for de to tilstødende profilelementer. Kurvestykkets 3a hen-25 holdsvis 3b krumning ændrer sig ensartet fra punktet 8a henholdsvis 8b til punktet 5a henholdsvis 5b. I punktet 8a henholdsvis 8b har den størrelsesmæssigt sin mindste værdi, og i punkt 5a henholdsvis 5b sin største værdi. Derved kan krumningsforløbet for kurvestykket 3a fra punkt 8a til 30 punkt 5a størrelsesmæssigt være lig med eller forskellig fra krumningsforløbet af kurvestykket 4a fra punkt 9a til punkt 5a. Ligeledes kan forløbene af krumningen ved de tilsvarende kurvestykker af profilkurverne på de tilstødende profilelementer være ens eller forskellige, hvorved de over 35 for hinanden liggende kurvestykker 3a og 3b såvel som 4a og

DK 162955 B

6 4b ved sammenføjningen af varmeoverføringspladerne enten har et ens eller et forskelligt forløb. Dannes profilkurven ifølge fig. 2 af to kurvestykker 13a og 14a henholdsvis 13b og 14b og et lige stykke 12a henholdsvis 12b, der forbinder 5 dem i punkter med samme stigning 6a og 7a henholdsvis 6b og 7b, fremkommer der analoge forhold. Kurvestykkerne 13a og 14a henholdsvis 13b og 14b har i punkterne 10a, 11a henholdsvis 10b, 11b deres størrelsesmæssigt mindste krumning, som tiltager ensartet langs kurvestykkeme til punkterne 6a 10 og 7a henholdsvis 6b og 7b. I dette tilfælde kan de tilsvarende kurvestykker på de tilstødende profilelementer ligeledes være ens eller forskellige i deres krumningsforløb, så de over for liggende kurvestykker 13a, 13b og 14a, 14b af profilelementerne på to i pladevarmeveksleren mod hinan-15 den tilstødende varmeover føringspi ader har et ens eller et forskelligt krumningsforløb.

Claims (4)

1. Profilerende varmeoverføringsplader, som under overholdelse af en bestemt afstand i egnede indretninger sammenfø-5 jes til varmevekslere på en sådan måde, at der mellem varmeoverf øringspladerne dannes strømningskanaler, hvis højde er lille i forhold til deres bredde og længde, men dog er væsentlig større end varmeoverføringspladernes tykkelse, hvorved de flader på varmeoverføringspladerne, som begræn-10 ser strømningskanalerne, er forsynet med bølgeformede profiler, der forløber vinkelret på strømningsretningen eller under en bestemt, over pladebredden konstant eller periodisk forskellig vinkel i forhold til strømningsretningen på en sådan måde, at strømningskanalerne består af et antal i 15 strømningsretningen periodisk gentagende kanalafsnit, i hvilke kanalhøjden ændrer sig på samme måde i strømningsretningen over en kanalbredde, som andrager et multiplum af længden set i strømningsretningen af de profilelementer, der begrænser et sådant kanalafsnit, og profilelementerne 20 dannes enten af to kurvestykker, der går jævnt over i hinanden eller af to kurvestykker og et lige stykke, der forbinder to punkter med samme stigning med hinanden, kendetegnet ved, at krumningen af de kurvestykker (3a, 3b, 4a, 4b, 13a, 13b, 14a, 14b), der danner de profilkurver 25 (2a, 2b, 2c, 2d), som danner et kanalafsnit (la, lb) og projiceret på et plan, der står vinkelret på den projicerede varmeoverføringsplade og er parallel med strømningsretningen, ændrer sig med længden af disse kurvestykker på en sådan måde, at kurvestykkerne i det punkt, der støder op 30 til det punkt (5a, 5b), i hvilket de går jævnt over i hinanden eller i det punkt (6a, 6b, 7a, 7b), som de har tilfælles med det lige stykke (12a, 12b), som forbinder dem, har den størrelsesmæssigt største krumning og i det punkt (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b), hvor kurvestykkerne 35 går jævnt over i profilkurverne i de profil elementer som DK 162955 B 8 begrænser de tilstødende kanalafsnit, har den størrelsesmæssigt mindste krumning.

2. Varmeoverføringsplader ifølge krav 1, kendeteg- 5 net ved, at kurvestykkerne (3a, 3b, 4a, 4b) og kurve stykkerne (13a, 13b, 14a, 14b) har størrelsesmæssigt samme middelkrumning.

3. Varmeoverføringsplader ifølge krav 1, kendeteg- 10 net ved, at middelkrumningen størrelsesmæssigt er ens for kurvestykkerne (3a, 4b, 13a, 14b) og for kurvestykkerne (3b, 4a, 13b, 14b), men at middelkrumningen er en anden for kurvestykkerne (3a, 4b, 13a, 14b) end for kurvestykkerne (3b, 4a, 13b, 14a). 15

4. Varmeoverføringsplader ifølge krav 1, kendetegnet ved, at middelkrumningen for kurvestykkerne (3a, 13a, 4a, 14a) størrelsesmæssigt er forskellig fra middelkrumningen for kurvestykkerne (3b, 13b, 4b, 14b).