NL1027640C2 - Warmtewisselaarelement, warmtewisselaar en werkwijze voor het wisselen van warmte. - Google Patents

Description

*

Warmtewisselaarelement, warmtewisselaar en werkwijze voor het wisselen van warmte.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaarelement 5 omvattende ten minste twee op afstand liggende platen waartussen kanalen begrensd worden, en waarbij een van die platen geschikt is voor uitwendig contact met een tweede medium, waarbij die platen met elkaar verbonden zijn.

Een dergelijke warmtewisselaar is in de stand der techniek algemeen bekend. Zogenaamde “dimple plate” warmtewisselaars bestaan uit twee tegenoverliggende 10 platen die met behulp van druklassen aan elkaar bevestigd zijn. Daardoor ontstaat een uitwendige “kussenstructuur”. Door het niet vlakke uiterlijk van de platen zijn dergelijke warmtewisselaars in het algemeen niet geschikt voor warmteoverdracht naar vaste stoffen met een plat oppervlak als tweede medium. Immers daarbij is een groot contact oppervlak gewenst. Bovendien kan met dergelijke constructies niet onder alle 15 omstandigheden een optimale stroming van het eerste medium tussen de twee platen gegarandeerd worden. Dat wil zeggen het eerste medium wordt niet optimaal tussen de platen verspreid.

Uit de Europese aanvrage 0049318 is een warmtewisselaar bekend die als sandwichplaat uitgevoerd is, waarbij de kem uit een kunststofvulling bestaat. In de 20 warmtewisselaar zijn afzonderlijke afstandhouders aangebracht welke als kolommen uitgevoerd zijn. Een dergelijke warmtewisselaar heeft door de kunststofVulling een beperkte sterkte en is niet geschikt voor toepassing bij hoge temperatuur.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een warmtewisselaarelement te voorzien waarbij de uitwendige vorm van de platen niet beïnvloed wordt door de 25 constructie voor het aan elkaar bevestigen respectievelijk op afstand houden van die platen en die onafhankelijk van andere platen gebruikt kan worden. Bovendien is het het doel van de onderhavige uitvinding in een warmtewisselaarelement te voorzien dat goedkoop te vervaardigen is. Tevens is het doel te voorzien in een warmtewisselaar die met grote drukverschillen en bij hoge temperatuur kan werken.

30 Dit doel wordt bij een hierboven omschreven warmtewisselaarelement verwezenlijkt doordat tussen die platen een draadgaas aanwezig is bestaande uit elkaar kruisende draden, waarbij op een kruising die draden op elkaar liggen en op een 1027640 * 2 kruising de totale dikte van het gaas groter is dan op een andere plaats en dat dat gaas aan elk van die platen bevestigd is.

Volgens de onderhavige uitvinding worden geen afzonderlijke afstandhouders gebruikt zoals de kolommen in de stand der techniek, en wordt de afstand tussen de 5 platen verwezenlijkt zonder dat de platen zelf gedeformeerd worden. Daardoor kan het uitwendige van de platen gemakkelijk aangepast worden aan de vereiste uitwendige omstandigheden. Dit speelt bijvoorbeeld een rol indien warmtewisseling plaats vindt tussen een fluïdum als eerste medium en een vaste stof met een plat eindvlak als tweede medium. Warmteoverdracht tussen de vaste stof en de betreffende plaat vindt in 10 hoofdzaak door geleiding plaats, waarbij het van belang is dat het contactoppervlak tussen de plaat en het vaste stof deel zo groot mogelijk is.

Daartoe is de plaat uitwendig bij voorkeur vlak uitgevoerd.

Het gaas kan over het gehele oppervlak daarvan aan de platen bevestigd zijn. Volgens de uitvinding dient in ieder geval een bevestiging aanwezig te zijn op de 15 knooppunten in het gaas, dat wil zeggen bij de kruisingen van de elkaar kruisende draden. Zoals al aangegeven is op die kruising de materiaaldikte van het gaas het grootst. Op andere plaatsen worden kanalen begrensd voor doorstroming van het eerste medium. Door de constructie volgens de uitvinding zal bij doorstroming met het eerste medium dit regelmatig een hindernis ondervinden in de vorm van het gaas, hetgeen de 20 grenslaag breekt en warmteoverdracht bevordert.

Verbinding van het gaas met de platen kan uitgevoerd worden door lassen en lijmen. Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding wordt echter (vacuüm) solderen toegepast. Dit is een eenvoudige techniek, die zowel kleinschalig als grootschalig toepasbaar is en een stevige verbinding tussen plaat en gaas mogelijk 25 maakt. Afhankelijk van het gebruikte soldeer kan het warmtewisselaarelement bij hoge temperaturen gebruikt worden.

De plaat en het gaas bestaan bij voorkeur uit een metaal. Afhankelijk van de toepassing omvat deze roestvast staal. Voor verdere geleiding van het eerste medium tussen de platen kunnen afzonderlijke stromingsgeleiders aangebracht zijn. Deze 30 kunnen strookvormig en dergelijke uitgevoerd zijn.

De warmtewisselaar kan elke gewenste vorm hebben zoals vlak of gekromd.

1027640 « 3

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een warmtewisselaar omvattende warmtewisselaarelement zoals hierboven beschreven, waarbij aan een van de platen grenzend een vaste stof als tweede fluïdum of vaste stof aanwezig is.

Bovendien heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het wisselen 5 van warmte tussen een eerste medium en een tweede medium, welke media van elkaar gescheiden blijven, waarbij het eerste medium door een eerste kanaalstelsel geleid wordt en waarbij die media door metallische scheidingsplaten gescheiden worden, met het kenmerk, dat dat eerste medium tussen die platen gespreid wordt door tussen die platen aanwezig gaas bestaande uit elkaar kruisende draden, waarbij op een kruising die 10 draden op elkaar liggen en op een kruising de totale dikte van het gaas groter is dan op een andere plaats, en dat dat gaas aan die platen bevestigd is.

Met de uitvinding is het mogelijk op doelmatige wijze warmte te wisselen tussen een fluïdum als eerste medium dat tussen de twee door het gaas op afstand gebrachte platen stroomt en een vaste stof die aan een of beide zijden van het zo verkregen 15 warmtewisselaarelement aangebracht is.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld van de warmtewisselaar volgens de uitvinding verduidelijkt worden. Daarbij toont

Fig. 1 perspectivisch en gedeeltelijk opengewerkt een warmtewisselaarelement 20 volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 In de dwarsdoorsnede een warmtewisselaar volgens de uitvinding.

In Fig. 1 is met 2 een warmtewisselaarelement aangegeven. Dit bestaat uit twee op afstand liggende platen 4 en 5, waartussen een draadgaas 6 aangebracht is. Dit draadgaas 6 bestaat uit langsdraden 10 en dwarsdraden 11. Deze kruisen elkaar bij 12. 25 De constructie is zodanig dat de langsdraad soms boven dwarsdraad 11 ligt op kruising 12 en soms onder dwarsdraad 11 ligt op kruising 12. Dit wordt bijvoorbeeld door weven verkregen. Met behulp van een soldeer, bij voorkeur op nikkelbasis, zijn de draden 10 en 11 op de kruisingen 12 verbonden met platen 4 en 5. Aan de randen van de platen 4 en 5 kunnen deze aan elkaar afgedicht zijn of kan een afzonderlijke 30 afdichting aangebracht zijn. Tussen de platen 4 en 5 en door de aanwezigheid van het draadgaas 6 wordt een kanaalstelsel 3 begrensd voor het daardoor bewegen van een eerste medium, zoals een fluïdum. Dit fluïdum is in fig. 2 met 8 aangegeven.

1027640 i ( 4

Verdeelstukken en dergelijke constructies voor het inbrengen respectievelijk afVoeren van het fluïdum zijn niet afgebeeld.

In fig. 2 is het warmtewisselaarelement 2 in combinatie met een plaat 14 getoond. Deze combinatie geeft een warmtewisselaar 1. Plaat 14 kan enigerlei vaste stof 5 constructie of tweede medium zijn. Als niet beperkend voorbeeld wordt de achterzijde van een fotovoltaisch zonnepaneel genoemd dat gekoeld dient te worden. Andere voorbeelden zijn delen van chemische warmtepompen, platen silicagel en dergelijke.

Het op deze wijze verkregen warmtewisselaarelement kan elke gewenste afmeting hebben. Bovendien kan door het variëren van de afmetingen van het draad en 10 eventueel de vorm daarvan in combinatie met de maaswijdte van het gaas in aanpassing aan verschillende omstandigheden voorzien worden. De platen kunnen elke voorstelbare vorm (rechthoekig, rond, e.d.) hebben. Indien solderen als verbindingstechniek gebruikt wordt, bepaalt het smeltpunt van het soldeer de maximum toepassingstemperatuur van het zo verkregen warmtewisselaarelement.

15 De hierboven beschreven constructie kan bijvoorbeeld als normale wisselaar bij een zonnecollector toegepast worden. Daarbij is het mogelijk bij gering gewicht een hoge sterkte en geringe warmteweerstand te verkrijgen en volledige benutting van het oppervlak door volledige doorstroming.

Uit het bovenstaande zal begrepen worden dat door de uitvoering volgens de 20 werkwijze talloze nieuwe mogelijkheden ontstaan warmtewisselaars afhankelijk van de toepassing daarvan uit te voeren. Verdere varianten zullen bij dé degene bekwaam in de stand der techniek dadelijk opkomen na het lezen van bovenstaande beschrijving en liggen binnen het bereik van bijgaande conclusies.

Zo is het mogelijk de draden op enige andere wijze aan te brengen. Voor het 25 weven van gaas worden als voorbeeld genoemd harmonicagaas, gaas gedrukt geweven, keper geweven gaas, tressenweefsel, zeskant vlechtwerk en tussen de platen ingeklemde spiralen.

1027640

Claims (13)

1. Warmtewisselaarelement (2) omvattende tenminste twee op afstand liggende platen (4,5) waartussen kanalen (3) begrensd worden, en waarbij een van die platen (4, 5) geschikt is voor uitwendig contact met een tweede medium (9), waarbij die platen met 5 elkaar verbonden zijn, dat tussen die platen een draadgaas (6) aanwezig is bestaande uit elkaar kruisende draden (10,11), waarbij op een kruising die draden op elkaar liggen en op een kruising de totale dikte van het gaas groter is dan op een andere plaats en dat dat gaas aan elk van die platen (4, 5) bevestigd is.

2. Warmtewisselaarelement volgens conclusie 1, waarbij dat gaas op die kruising (12) aan die platen bevestigd is.

3. Warmtewisselaarelement volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die draden elkaar wisselend kruisend aangebracht zijn. 15

4. Warmtewisselaarelement volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die bevestiging lassen omvat.

5. Warmtewisselaarelement volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die 20 bevestiging lijmen omvat.

6. Warmtewisselaarelement volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die bevestiging (vacuüm) solderen omvat.

7. Warmtewisselaarelement volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die platen en dat gaas metallisch materiaal omvatten.

8. Warmtewisselaar volgens conclusie 7, waarbij dat metallische materiaal roestvast staal omvat. 30

9. Warmtewisselaarelement volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij tussen die platen stromingsgeleiders aangebracht zijn. 1027640 %

10. Warmtewisselaarelement volgens conclusie 9, waarbij die stromingsgeleiders stroken omvatten.

11. Warmtewisselaar (1) omvattende warmtewisselaarelement (2) volgens een van de 5 voorgaande conclusies, waarbij aan een van de platen grenzend een vaste stof als tweede medium (9) is aangebracht.

12. Werkwijze voor het wisselen van warmte tussen een eerste medium (8) en een tweede medium (9), welke media van elkaar gescheiden blijven, waarbij het eerste 10 medium door een eerste kanaalstelsel (3) geleid wordt en waarbij de media door metallische scheidingsplaten gescheiden worden, met het kenmerk, dat dat eerste medium tussen die platen (4,5) gespreid wordt door tussen die platen aanwezig gaas bestaande uit elkaar kruisende draden, waarbij op een kruising die draden op elkaar liggen en op een kruising de totale dikte van het gaas groter is dan op een andere plaats, 15 en dat dat gaas aan die platen bevestigd is.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij dat tweede medium een vaste stof omvat. 1027640