EP0548602B1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

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EP0548602B1
EP0548602B1 EP92120516A EP92120516A EP0548602B1 EP 0548602 B1 EP0548602 B1 EP 0548602B1 EP 92120516 A EP92120516 A EP 92120516A EP 92120516 A EP92120516 A EP 92120516A EP 0548602 B1 EP0548602 B1 EP 0548602B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
elevations
individual
flow
heat exchanger
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92120516A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0548602A1 (de
Inventor
Horst Daschmann
Gregor Schäfer
Horst Wittig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balcke Duerr AG
Original Assignee
Balcke Duerr AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Balcke Duerr AG filed Critical Balcke Duerr AG
Publication of EP0548602A1 publication Critical patent/EP0548602A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0548602B1 publication Critical patent/EP0548602B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/044—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being pontual, e.g. dimples
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/083—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
    • F28F9/0268—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box in the form of multiple deflectors for channeling the heat exchange medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104—Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger with channels flowed through in cocurrent or countercurrent, which are formed for one medium between individual plates each connected to a plate pair and for the other medium between the plate pairs joined to form a plate stack, the individual plates and the plate pairs being parallel to them
  • Main flow direction edges are connected to each other, the inflow and outflow cross sections of each flow channel in the main flow direction are arranged diagonally to each other and the immediately adjacent inflow or outflow cross sections for one medium to the adjacent outflow or inflow cross sections for the other medium by half the height of each Inflow and outflow cross sections are offset.
  • Plate heat exchangers of the type described above with channels flowing through in countercurrent are known from DE-PS 41 00 940. With an extremely compact design, they have a high heat exchanger efficiency and can also be manufactured inexpensively for aggressive media.
  • the invention has for its object to further improve the efficiency of these known plate heat exchangers while reducing their dimensions.
  • the solution to this problem by the invention is characterized in that the individual plates have guide vane-like, at least in the inlet area of each flow channel. Elevations formed by one-sided features of the individual plates and protruding from both sides into the flow channel and the medium entering through the inflow cross-section distributing over the full channel width of the flow channel are provided in the manner of an angle with an inflow leg oriented approximately parallel to the main flow direction and one under one Angle between 7 ° and 90 ° to the main flow direction outflow legs are formed, wherein a defined gap is formed within the flow channels between the opposite guide vane-like elevations.
  • the guide vane-like elevations can protrude into the flow channel from both sides. In this way, the height of the individual surveys and thus their susceptibility to contamination can be reduced.
  • a defined gap is formed within the flow channels between the opposite guide vane-like elevations. The surveys are thus partially overflowed, so that the danger an accumulation of solid particles is significantly reduced.
  • the guide vane-like elevations are formed in the entry area of each individual plate in the manner of an angle with an inflow leg oriented approximately parallel to the main flow direction and an outflow leg lying at an angle between 7 ° and 90 ° to the main flow direction.
  • a further effective support for the equalization of the flow within the flow channel can be achieved in that the flowed ends of the guide vane-like elevations are arranged obliquely to the main flow direction.
  • the guide vane-like elevations are preferably arranged closer to the inlet cross section in the longitudinal center of the individual plates than the elevations arranged at the edge of the individual plates.
  • the guide vane-like elevations in the outlet area of each individual plate are mirror images of the guide vane-like elevations in the inflow area.
  • a particularly simple and inexpensive type of guide vane-like elevations can be created according to the invention in that the guide vane-like elevations are formed by one-sided features of the individual plates.
  • each individual plate is provided, according to a further feature of the invention, with profiling which adjoins the inlet area and runs across the entire channel width and channel length and generates turbulence .
  • the heat transfer is increased by the turbulent flow and thus the efficiency of the plate heat exchanger according to the invention is increased.
  • these profiles are created in that each individual plate is provided with knobs which are alternately pronounced on one of the two sides.
  • knobs can be designed according to the invention as spacers for adjacent individual plates. Such spacers can finally also be formed in the area of the guide vane-like elevations in order to keep the individual plates at a predetermined distance from one another in the entry and exit area.
  • FIG. 1 The embodiment of a plate heat exchanger shown schematically in FIG. 1 shows in perspective a plate stack S composed of a plurality of shaped individual plates 1, which are each connected to one another to form a plate pair P.
  • Each individual plate 1 comprises a floor 11 which lies in a different plane than the longitudinal edges 12. Following and parallel to these longitudinal edges 12, each individual plate 1 is each formed with a contact surface 13 which is offset in height from the longitudinal edges 12. The offset between the contact surface 13 and the associated longitudinal edge 12 is twice as large as the offset between the longitudinal edges 12 and the bottom 11. The bottom 11 is therefore located in the middle between the plane of the longitudinal edges 12 and the plane of the contact surfaces 13.
  • transverse edges 14a and 14b are obtained, which in the Height, ie perpendicular to the surface of the floor 11 are offset from one another by the same amount as the planes in which the longitudinal edges 12 on the one hand and the contact surfaces 13 on the other hand. 1 clearly shows that the transverse edges 14a and 14b are diagonally opposite one another.
  • FIG. 1 shows five complete plate pairs P, a single plate 1 being arranged on the uppermost plate pair, which is also connected to the plate plate P shown at a distance from the uppermost single plate 1.
  • Fig. 1 which shows a counterflow heat exchanger, shows that due to the diagonal arrangement of the inlet and outlet openings, the inflow cross sections Z1 and Z2 for the one medium next to the outflow cross sections A2 or A1 for the other medium, each offset by half a height of a pair of plates P.
  • inflow cross section Z 1 or Z 2 extends only over half the width of the flow channel within an axial entry area E as short as possible over the full width of the channel cross section
  • guide vane-like elevations 2 which protrude into the flow channel and distribute the medium entering through the inflow cross section Z1 or Z2 to the full channel width of the flow channel.
  • the guide vane-like elevations are designed in the manner of an angle with an inflow leg 21 oriented approximately parallel to the main flow direction and an outflow leg 22 lying at an angle between 7 ° and 90 ° to the main flow direction.
  • the elevations 2 formed in the middle of the single plate 1 can preferably be designed with elongated outflow legs 22. It is also advantageous if the flowed ends of the elevations 2 are arranged obliquely to the main flow direction, the guide vane-like elevations 2 in the longitudinal center of the individual plate 1 being arranged closer to the inflow cross section than the elevations 2 arranged on the edge of the individual plates 1.
  • the guide vane-like elevations 2 are formed on one side by the individual plates 1 formed, the elevations 2 shown in dashed lines in the lower part of the illustration protrude into the respective other flow channel delimited by the same single plate 1. In this way, guide vane-like elevations 2 projecting from both sides into the respective flow channel, a defined gap being formed between these opposing elevations 2, which allows the elevations 2 to flow partially over them, thereby preventing clogging of the inlet areas E in the case of media loaded with solid particles becomes.
  • each individual plate 1 is provided with a knob field from a multiplicity of in individual knobs 31, 32 protruding into the flow channel. These individual knobs 31, 32 are alternately formed on one of the two sides of the single plate 1.
  • the individual knobs 31 recognizable in the plan view according to FIG. 2 are each represented by a circle, the individual knobs 32 formed on the opposite side by a cross.
  • the pimple field formed by the individual pimples 31 and 32 in the two adjacent flow channels creates a turbulent flow over the full length and width of the flow channels by means of the profiles produced thereby, which increases the heat exchange performance of the plate heat exchanger.
  • knobs 31 and 32 can be designed as spacers for adjacent individual plates 1. Spacers of this type can also be formed in the region of the guide vane-like elevations 2, which are indicated by circles in FIG. 2.
  • FIG. 3 shows a single plate 1 for a heat exchanger, the channels of which are flowed through in the direct current of the two media. Accordingly, the guide vane-like elevations 2, which are pronounced on one side, are formed in mirror image of the elevations 2, which are pronounced on the other side.
  • One medium is here represented by arrows with solid lines, the other medium is symbolized by arrows which are shown in broken lines.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit im Gleichstrom oder Gegenstrom durchströmten Kanälen, die für das eine Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten und für das andere Medium zwischen den zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren gebildet sind, wobei die Einzelplatten und die Plattenpaare an ihren parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Rändern miteinander verbunden sind, die Zu- und Abströmquerschnitte jedes Strömungskanals in Hauptströmungsrichtung diagonal zueinander angeordnet und die unmittelbar aneinanderliegenden Zuström- bzw. Abströmquerschnitte für das eine Medium zu den benachbarten Abström- bzw. Zuströmquerschnitten für das andere Medium jeweils um die halbe Höhe der Zu- bzw. Abströmquerschnitte versetzt sind.
  • Plattenwärmetauscher der voranstehend beschriebenen Art mit im Gegenstrom durchströmten Kanälen sind aus der DE-PS 41 00 940 bekannt. Sie haben bei äußerst kompakter Bauweise einen hohen Wärmetauscherwirkungsgrad und können preisgünstig auch für aggressive Medien hergestellt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad dieser bekannten Plattenwärmetauscher bei gleichzeitiger Verringerung ihrer Abmessungen weiter zu verbessern.
  • Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelplatten mindestens im Eintrittsbereich jedes Strömungskanals mit leitschaufelartigen, durch einseitige Ausprägungen der Einzelplatten gebildeten und von beiden Seiten in den Strömungskanal hineinragenden und das durch den Zuströmquerschnitt eintretende Medium auf die volle Kanalbreite des Strömungskanals verteilenden Erhebungen versehen sind, die in der Art eines Winkels mit einem etwa parallel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichteten Anströmschenkel und einem unter einem Winkel zwischen 7° und 90° zur Hauptströmungsrichtung liegenden Abströmschenkel ausgebildet sind, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden leitschaufelartigen Erhebungen innerhalb der Strömungskanäle ein definierter Spalt ausgebildet ist.
  • Durch diese leitschaufelartigen Erhebungen gemäß der Erfindung wird das in die Strömungskanäle eintretende Medium innerhalb eines sehr kurzen axialen Strömungsabschnittes gleichmäßig auf die volle Kanalbreite des Strömungskanals verteilt, so daß Toträume im Eintrittsbereich der Strömungskanäle weitestgehend vermieden werden und nahezu die volle Fläche der Einzelplatten zum Wärmeaustausch zwischen den Medien herangezogen wird. Aufgrund der unter Vermeidung von Toträumen schnelleren Ausbreitung des einseitig in den Strömungskanal eintretenden Mediums auf die volle Kanalbreite steigt einerseits der Wirkungsgrad; andererseits ermöglicht die nahezu vollständige Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wärmeaustauschfläche und deren Beaufschlagung im echten Gleich- oder Gegenstrom bei Bedarf eine Reduzierung der Außenabmessungen des Plattenwärmetauschers ohne Verlust an Wärmeaustauschleistung.
  • Aus der EP-A-0252275 ist bei einem andersartigen Plattenwärmetauscher die Verwendung von im Strömungskanal angeordneten Erhebungen bekannt. Bei diesen sich auf den entsprechenden Erhebungen der jeweils benachbarten Wärmeaustauschplatte abstützenden Erhebung besteht die Gefahr, daß die Strömungskanäle insbesondere beim Einsatz von mit Feststoffpartikeln beladenen Medien verstopfen. Darüber hinaus stellen diese bekannten Erhebungen einen hohen Strömungswiderstand dar, was wiederum zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des Plattenwärmetauschers führt.
  • Die leitschaufelartigen Erhebungen können von beiden Seiten in den Strömungskanal hineinragen. Hierdurch läßt sich die Höhe der einzelnen Erhebungen und damit ihre Verschmutzungsanfälligkeit reduzieren.
  • Um den erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher auch für mit Feststoffpartikeln beladene Medien ohne die Gefahr einer Verstopfung der Strömungskanäle verwenden zu können, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen den einander gegenüberliegenden leitschaufelartigen Erhebungen innerhalb der Strömungskanäle ein definierter Spalt ausgebildet. Die Erhebungen werden somit teilweise überströmt, so daß die Gefahr einer Anlagerung von Feststoffpartikeln erheblich verringert wird.
  • Die leitschaufelartigen Erhebungen sind im Eintrittsbereich jeder Einzelplatte in der Art eines Winkels mit einem etwa parallel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichteten Anströmschenkel und einem unter einem Winkel zwischen 7° und 90° zur Hauptströmungsrichtung liegenden Abströmschenkel ausgebildet. Durch diese erfindungsgemäße Weiterbildung läßt sich auf besonders wirkungsvolle und verlustarme Weise eine Ausbreitung des durch den Zuströmquerschnitt eintretenden Mediums auf die volle Kanalbreite erzielen. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zumindest ein Teil, vorzugsweise der in der Längsmitte der Einzelplatten angeordnete Teil der leitschaufelartigen Erhebungen mit verlängerten Abströmschenkeln ausgebildet ist. Diese verlängerten Abströmschenkel dienen als zusätzliche Leitvorrichtungen und führen das eintretende Medium bis in den vom Zuströmquerschnitt abgewandten Teil des Strömungskanals.
  • Eine weitere wirkungsvolle Unterstützung der Vergleichmäßigung der Strömung innerhalb des Strömungskanals läßt sich dadurch erzielen, daß die angeströmten Enden der leitschaufelartigen Erhebungen schräg zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sind. Hierbei sind vorzugsweise die leitschaufelartigen Erhebungen in der Längsmitte der Einzelplatten näher am Eintrittsquerschnitt angeordnet als die am Rand der Einzelplatten angeordneten Erhebungen.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die leitschaufelartigen Erhebungen im Austrittsbereich jeder Einzelplatte spiegelbildlich zu den leitschaufelartigen Erhebungen im Einströmbereich ausgebildet.
  • Eine besonders einfache und preisgünstige Art der leitschaufelartigen Erhebungen kann erfindungsgemäß dadurch geschaffen werden, daß die leitschaufelartigen Erhebungen durch einseitige Ausprägungen der Einzelplatten gebildet sind.
  • Um zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Ausbreitung des in den Strömungskanal eintretenden Mediums eine Erhöhung der Wärmeaustauschleistung zu schaffen, ist beim erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher jede Einzelplatte gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mit sich an den Eintrittsbereich anschließenden, über die gesamte Kanalbreite und Kanallänge verlaufenden und Turbulenzen erzeugenden Profilierungen versehen. Durch die turbulente Strömung wird der Wärmeübergang vergrößert und damit der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers erhöht.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden diese Profilierungen dadurch geschaffen, daß jede Einzelplatte mit abwechselnd zu einer der beiden Seiten ausgeprägten Noppen versehen ist.
  • Damit auch bei geringen Abständen zwischen benachbarten Einzelplatten der vorgegebene Plattenabstand über die volle Kanallänge und Kanalbreite gewährleistet ist, können erfindungsgemäß einige der Noppen als Abstandshalter für benachbarte Einzelplatten ausgebildet sein. Derartige Abstandshalter können schließlich auch im Bereich der leitschaufelartigen Erhebungen ausgebildet sein, um die Einzelplatten auch im Ein- und Austrittsbereich im vorgegebenen Abstand voneinander zu halten.
  • Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers dargestellt, und zwar zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines aus mehreren Einzelplatten gebildeten Plattenstapels, wobei jedoch wegen der besseren Übersicht die leitschaufelartigen Erhebungen und Einzelnoppen nicht dargestellt sind,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß mit leitschaufelartigen Erhebungen und einem Noppenfeld ausgebildeten Einzelplatte,
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einzelplatte für einen Gleichstrom-Wärmetauscher und
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einzelplatte.
  • Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel eines Plattenwärmetauschers zeigt perspektivisch einen Plattenstapel S aus einer Mehrzahl formgeprägter Einzelplatten 1, die jeweils miteinander zu einem Plattenpaar P verbunden sind.
  • Jede Einzelplatte 1 umfaßt einen Boden 11, der in einer anderen Ebene liegt als die Längsränder 12. Im Anschluß und parallel zu diesen Längsrändern 12 ist jede Einzelplatte 1 jeweils mit einer Anlagefläche 13 ausgebildet, die gegenüber den Längsrändern 12 in der Höhe versetzt ist. Der Versatz zwischen der Anlagefläche 13 und dem zugehörigen Längsrand 12 ist doppelt so groß wie der Versatz zwischen den Längsrändern 12 und dem Boden 11. Der Boden 11 liegt demzufolge höhenmäßig in der Mitte zwischen der Ebene der Längsränder 12 und der Ebene der Anlageflächen 13.
  • Die quer zu den Längsrändern 12 der Einzelplatte 1 verlaufenden Ränder liegen beim Ausführungsbeispiel etwa zur Hälfte in der Ebene der Längsränder 12 bzw. in der Ebene der Anlageflächen 13. Auf diese Weise ergeben sich Querränder 14a und 14b, die in der Höhe, d.h. senkrecht zur Fläche des Bodens 11 um denselben Betrag zueinander versetzt sind wie die Ebenen, in denen einerseits die Längsränder 12 und andererseits die Anlageflächen 13 liegen. Die Fig. 1 läßt deutlich erkennen, daß hierbei die Querränder 14a bzw. 14b einander diagonal gegenüberliegen.
  • Jeweils zwei der in Fig. 1 als oberstes Teil dargestellten Einzelplatten 1 werden gemäß der unteren Darstellung in Fig. 1 zu Plattenpaaren P verbunden. In Fig. 1 sind fünf komplette Plattenpaare P dargestellt, wobei auf dem obersten Plattenpaar noch eine Einzelplatte 1 angeordnet ist, die mit der im Abstand dargestellten obersten Einzelplatte 1 ebenfalls zu einem Plattenpaar P verbunden wird.
  • Wenn die Plattenpaare P im Bereich der Anlageflächen 13 zum Plattenstapel S verbunden werden, ergeben sich übereinanderliegende Kanäle für die beiden am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien. Während das eine Medium in den Strömungskanälen strömt, die jeweils durch die Plattenpaare P gebildet werden, strömt das andere Medium in den Strömungskanälen, die sich durch das Zusammenfügen der Plattenpaare P zum Plattenstapel S ergeben. Die in der Ebene der Längsränder 12 liegenden Querränder 14a der Einzelplatten 1 bilden hierbei den Zuströmquerschnitt Z₁ bzw. den Abströmquerschnitt A₁ der Strömungskanäle für das zwischen den Plattenpaaren P strömende Medium. Die in der Ebene der Anlageflächen 13 verlaufenden Querränder 14b der Einzelplatten 1 bilden die Zuströmquerschnitte Z₂ bzw. die Abströmquerschnitte A₂ für das andere Medium, das zwischen den Einzelplatten 1 jedes Plattenpaares P entweder in derselben oder in Gegenrichtung zum ersten Medium strömt. Die Fig. 1, die einen Gegenstrom-Wärmetauscher zeigt, läßt erkennen, daß aufgrund der diagonalen Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen die Zuströmquerschnitte Z₁ bzw. Z₂ für das eine Medium neben den Abströmquerschnitten A₂ bzw. A₁ für das andere Medium liegen, und zwar jeweils um eine halbe Höhe eines Plattenpaares P versetzt.
  • Um das in die Strömungskanäle eintretende Medium, dessen Zuströmquerschnitt Z₁ bzw. Z₂ sich lediglich über die halbe Breite des Strömungskanales erstreckt, innerhalb eines möglichst kurzen axialen Eintrittsbereiches E auf die volle Breite des Kanalquerschnittes zu verteilen, sind gemäß der Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einzelplatte 1 in Fig. 2 im Eintrittsbereich E leitschaufelartige Erhebungen 2 angeordnet, die in den Strömungskanal hineinragen und das durch den Zuströmquerschnitt Z₁ bzw. Z₂ eintretende Medium auf die volle Kanalbreite des Strömungskanals verteilen. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die leitschaufelartigen Erhebungen in der Art eines Winkels mit einem etwa parallel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichteten Anströmschenkel 21 und einem unter einem Winkel zwischen 7° und 90° zur Hauptströmungsrichtung liegenden Abströmschenkel 22 ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine Reihe in der Art von Leitschaufeln, wie der obere Teil in Fig. 2 erkennen läßt. Um Totzonen im linken oberen Teil des Strömungskanals gemäß Fig. 2 zu vermeiden, können vorzugsweise die in der Mitte der Einzelplatte 1 ausgebildeten Erhebungen 2 mit verlängerten Abströmschenkeln 22 ausgebildet sein. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die angeströmten Enden der Erhebungen 2 schräg zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sind, wobei die leitschaufelartigen Erhebungen 2 in der Längsmitte der Einzelplatte 1 näher am Zuströmquerschnitt angeordnet sind als die am Rand der Einzelplatten 1 angeordneten Erhebungen 2.
  • Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Gegenstrom-Wärmetauschers sind die leitschaufelartigen Erhebungen 2 durch einseitige Ausprägungen der Einzelplatten 1 gebildet, wobei die im unteren Teil der Darstellung gestrichelt dargestellten Erhebungen 2 in den jeweils anderen, von derselben Einzelplatte 1 begrenzten Strömungskanal hineinragen. Auf diese Weise ergeben sich von beiden Seiten in den jeweiligen Strömungskanal hineinragende leitschaufelartige Erhebungen 2, wobei zwischen diesen gegenüberliegenden Erhebungen 2 ein definierter Spalt ausgebildet ist, der ein teilweises überströmen der Erhebungen 2 ermöglicht, wodurch ein Zusetzen der Eintrittsbereiche E bei mit Feststoffpartikeln beladenen Medien verhindert wird.
  • Um die Wärmeaustauschleistung des mit den Einzelplatten 1 nach Fig. 2 ausgestatteten Plattenwärmetauschers zu erhöhen, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 jede Einzelplatte 1 mit einem sich an den Eintrittsbereich E anschließenden, über die gesamte Kanalbreite und Kanallänge verlaufenden Noppenfeld aus einer Vielzahl von in den Strömungskanal hineinragenden Einzelnoppen 31,32 versehen. Diese Einzelnoppen 31,32 sind abwechselnd zu einer der beiden Seiten der Einzelplatte 1 ausgeprägt. Die in der Draufsicht nach Fig. 2 erkennbaren Einzelnoppen 31 sind jeweils durch einen Kreis, die auf der abgewandten Seite ausgebildeten Einzelnoppen 32 durch ein Kreuz dargestellt. Das durch die Einzelnoppen 31 und 32 in den beiden benachbarten Strömungskanälen ausgebildete Noppenfeld schafft mittels der hierdurch erzeugten Profilierungen eine turbulente Strömung über die volle Länge und Breite der Strömungskanäle, wodurch sich die Wärmeaustauschleistung des Plattenwärmetauschers erhöht.
  • Durch Punkte und größere Kreuze ist angedeutet, daß einige der Noppen 31 bzw. 32 als Abstandshalter für benachbarte Einzelplatten 1 ausgebildet sein können. Auch im Bereich der leitschaufelartigen Erhebungen 2 können derartige Abstandshalter ausgebildet sein, die in Fig. 2 durch Kreise angedeutet sind.
  • Diese Abstandshalter liegen an den Abstandshaltern benachbarter Einzelplatten an, so daß hierdurch der vorgegebene Abstand zwischen benachbarten Einzelplatten 1 auch unter ungünstigen Bedingungen aufrechterhalten wird.
  • Die Fig. 3 zeigt eine Einzelplatte 1 für einen Wärmetauscher, dessen Kanäle im Gleichstrom der beiden Medien durchströmt werden. Demzufolge sind die zu der einen Seite ausgeprägten leitschaufelartigen Erhebungen 2 spiegelbildlich zu den zur anderen Seite ausgeprägten Erhebungen 2 ausgebildet. Das eine Medium ist hierbei durch mit ausgezogenen Linien dargestellte Pfeile, das andere Medium durch Pfeile symbolisiert, die gestrichelt dargestellt sind.
  • Die Fig. 4 zeigt schließlich eine Einzelplatte 1, die ebenfalls für einen Gleichstrom-Wärmetauscher bestimmt ist, bei der jedoch leitschaufelartige Erhebungen 2 nicht nur im Eintrittsbereich E, sondern auch im Austrittsbereich A angeordnet sind, wobei diese wiederum spiegelbildlich zu den Erhebungen 2 im Eintrittsbereich E ausgebildet sind.
    • Bezugszeichenliste:
    • A
    Austrittsbereich
    A₁
    Abströmquerschnitt
    A₂
    Abströmquerschnitt
    E
    Eintrittsbereich
    P
    Plattenpaar
    S
    Plattenstapel
    Z₁
    Zuströmquerschnitt
    Z₂
    Zuströmquerschnitt
    1
    Einzelplatte
    11
    Boden
    12
    Längsrand
    13
    Anlagefläche
    14a
    Querrand
    14b
    Querrand
    2
    Erhebung
    21
    Anströmschenkel
    22
    Abströmschenkel
    31
    Einzelnoppe
    32
    Einzelnoppe

Claims (8)

  1. Plattenwärmetauscher mit im Gleichstrom oder Gegenstrom durchströmten Kanälen, die für das eine Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelplatten (1) und für das andere Medium zwischen den zu einem Plattenstapel (S) zusammengefügten Plattenpaaren (P) gebildet sind, wobei die Einzelplatten (1) und die Plattenpaare (P) an ihren parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Rändern (12, 13) miteinander verbunden sind, die Zu- und Abströmquerschnitte (Z₁, Z₂, A₁, A₂) jedes Strömungskanals in Hauptströmungsrichtung diagonal zueinander angeordnet und die unmittelbar aneinanderliegenden Zuström- bzw. Abströmquerschnitte (Z₁, Z₂, A₁, A₂) für das eine Medium zu den benachbarten Abström- bzw. Zuströmquerschnitten (A₁, A₂, Z₁, Z₂) für das andere Medium jeweils um die halbe Höhe der Zu- bzw. Abströmquerschnitte (Z₁, Z₂, A₁, A₂) versetzt sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einzelplatten (1) mindestens im Eintrittsbereich (E) jedes Strömungskanals mit leitschaufelartigen, durch einseitige Ausprägungen der Einzelplatten (1) gebildeten und von beiden Seiten in den Strömungskanal hineinragenden und das durch den Zuströmquerschnitt (Z₁, Z₂) eintretende Medium auf die volle Kanalbreite des Strömungskanals verteilenden Erhebungen (2) versehen sind, die in der Art eines Winkels mit einem etwa parallel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichteten Anströmschenkel (21) und einem unter einem Winkel zwischen 7° und 90° zur Hauptströmungsrichtung liegenden Abströmschenkel (22) ausgebildet sind, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden leitschaufelartigen Erhebungen (2) innerhalb der Strömungskanäle ein definierter Spalt ausgebildet ist.
  2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil, vorzugsweise der in der Längsmitte der Einzelplatten (1) angeordnete Teil der leitschaufelartigen Erhebungen (2) mit verlängerten Abströmschenkeln (22) ausgebildet ist.
  3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angeströmten Enden der leitschaufelartigen Erhebungen (2) schräg zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sind, wobei die leitschaufelartigen Erhebungen (2) in der Längsmitte der Einzelplatten (1) näher am Zuströmquerschnitt (Z₁, Z₂) angeordnet sind als die am Rand der Einzelplatten (1) angeordneten Erhebungen (2).
  4. Plattenwärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitschaufelartigen Erhebungen (2) im Austrittsbereich jeder Einzelplatte (1) spiegelbildlich zu den leitschaufelartigen Erhebungen (2) im Einströmbereich (E) ausgebildet sind.
  5. Plattenwärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelplatte (1) mit sich an den Eintrittsbereich (E) anschließenden, über die gesamte Kanalbreite und Kanallänge verlaufenden und Turbulenzen erzeugenden Profilierungen (31, 32) versehen ist.
  6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelplatte (1) mit abwechselnd zu einer der beiden Seiten ausgeprägten Noppen (31, 32) versehen ist.
  7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Noppen (31, 32) als Abstandshalter für benachbarte Einzelplatten (1) ausgebildet sind.
  8. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Abstandshalter auch im Bereich der leitschaufelartigen Erhebungen (2) ausgebildet sind.
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