NL2000403C2 - Warmtewisselaar en verdampingskoeler. - Google Patents

Description

4.

WARMTEWISSELAAR EN VERDAMPINGSKOELER

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar, omvattende: ten minste twee stellen van mediumdoorstroomkanalen, die onderling verweven zijn 5 geplaatst, en door welke kanalen twee media kunnen stromen in respectievelijk een primair circuit en een secundair circuit, in warmte-uitwisselend contact; de genoemde kanalen van elkaar scheidende wanden; 10 warmte-geleidende platen, die aan beide zijden van elke wand zijn opgesteld, welke platen zich met hun hoofdvlakken in de respectieve stromingsrichtingen van de genoemde media uitstrekken, waarbij een plaat aan de ene zijde van een wand in thermisch contact verkeert met een 15 op een corresponderende positie geplaatste plaat aan de andere zijde van de wand; en eventueel een huis, waarin de de kanalen begrenzende wanden samen met de platen zijn geaccommodeerd, aan welk huis twee mediumtoevoeren en twee mediumafvoeren van de 20 twee stellen kanalen aansluiten, hetzij individueel per kanaal, of gemeenschappelijk voor de twee stellen kanalen via respectieve spruitstukken.

Een dergelijke warmtewisselaar is in vele uitvoeringen bekend.

25 Bij bekende warmtewisselaars laat de warmte overdracht tussen het medium in het primair circuit en het medium in het secundaire circuit vaak te wensen over. Deze beperkte warmte-overdracht is vaak het gevolg van het feit, dat er in het gebied van de scheidingswanden 30 een geringe warmte-overdracht tussen de platen in respectievelijk het primaire circuit en de platen in het 2000403 2 secundaire circuit bestaat.

Het is een doel van de uitvinding, een warmtewisselaar zodanig uit te voeren, dat de warmteoverdracht tussen de twee media aanzienlijk vergroot 5 wordt, waardoor het rendement van de warmtewisselaar wordt verbeterd.

Dit doel wordt volgens de uitvinding gerealiseerd met een warmtewisselaar van het in de aanhef vermelde type, die het kenmerk vertoont, dat 10 elke plaat in het ene mediumcircuit zich afdichtend door een scheidingswand heen uitstrekt en een monolithische eenheid met een plaat in het andere mediumcircuit vormt; en in een deelstroom van de luchtstroom elkaar 15 opvolgende platen een onderlinge afstand, gemeten langs die deelstroom, bezitten, die ten minste 3x zo groot is als de lengte van de stroomopwaartse plaat, gemeten langs die deelstroom.

Doordat elke plaat in het ene mediumcircuit een 20 warmtegeleidende monolithische eenheid vormt met een plaat in het andere mediumcircuit, wordt tussen beide, tot een eenheid verenigde platen een uitstekende warmteoverdracht gerealiseerd.

Gebleken is, dat de warmte-overdracht tussen de 25 langsstromende media en de platen vaak te wensen overlaat. Het blijkt, dat dit vaak het gevolg is van een ondoordachte opstelling van de platen in hun onderlinge ruimtelijke relatie. In het geval waarin bijvoorbeeld een aantal in de stromingsrichting opvolgende platen met 30 betrekkelijk geringe onderlinge afstand zijn opgesteld, verstoort een stroomopwaartse plaat het bij voorkeur laminaire stromingspatroon van de langsstromende lucht. Met het toenemen van de afstand stroomafwaarts ten opzichte van deze plaat dempt deze turbulente en/of 35 wervelende verstoring geleidelijk uit om na een zekere afstand tot praktisch nul te zijn gereduceerd. In het geval waarin de platen een betrekkelijk geringe onderlinge afstand bezitten, zal een stroomafwaarts 3 geplaatste plaat worden aangestroomd door lucht die nog in een toestand van turbulente of wervelende verstoring verkeert. Daardoor is de warmteoverdracht tussen het langsstromende medium en deze stroomafwaartse plaat 5 kleiner dan mogelijk is in het geval van een laminaire stroming. Door de maatregel volgens de uitvinding, dat in een deelstroom van de luchtstroom elkaar opvolgende platen een onderlinge afstand bezitten die ten minste 3x zo groot is als de lengte van de stroomopwaartse plaat, 10 wordt bereikt, dat de stroomafwaartse plaat wordt aangestroomd door een ongestoorde laminaire luchtstroom. Als gevolg hiervan is de warmteoverdracht tussen de langstromende lucht en de betreffende plaat verbeterd. In samenhang met de monolithische opbouw van de platen wordt 15 volgens de uitvinding aldus een superieure warmteoverdracht tussen de media gerealiseerd. In het bijzonder in het geval, waarin de media in tegenstroom door het primaire en het secundaire circuit stromen, kan het rendement van de warmtewisselaar buitengewoon hoog 20 zijn.

In een bepaalde uitvoering vertoont de warmtewisselaar de bijzonderheid, dat de plaat in het gebied van de scheidingswand een overgangsdeel bezit en de zich ter weerszijden van de plaat bevindende delen van 25 de scheidingswand separaat gevormd zijn, en met het genoemde overgangsdeel afdichtend samenwerkt. Deze uitvoering moet zodanig zijn, dat de scheidingswanden als het ware uit separate balken of latten zijn opgebouwd en dat de platen zich afdichtend uitstrekken tussen naburige 30 delen van een scheidingswand.

Deze laatste variant kan zodanig zijn uitgevoerd, dat de platen tot een stapel zijn gevormd door tussenkomst van de genoemde delen van de op onderlinge afstanden geplaatste scheidingswanden.

35 Volgens een ander aspect van de uitvinding kan de warmtewisselaar de bijzonderheid vertonen, dat de platen zich over de gehele betreffende afmeting van de warmtewisselaar uitstrekken.

4

In de specifieke uitvoering vertoont de warmtewisselaar de bijzonderheid, dat elke plaat in het gebied van elke scheidingswand een uit zijn hoofdvlak gebogen overgangsdeel vertoont, dat aan zijn ene eindzone 5 een gekozen profiel bezit en aan zijn andere eindzone een complementair profiel bezit, zodanig dat de platen op elkaar gestapeld kunnen worden, waarbij groepen op elkaar gestapelde overgangsdelen worden gevormd, elk van welke groepen een scheidingswand vormt.

10 Een uitvoering, waarin de platen als zich over een grotere afstand uitstrekkende platen zijn uitgevoerd, heeft het voordeel, dat de platen tevens een constructieve functie kunnen vervullen. Doordat op deze wijze kan worden afgezien van de functionele scheiding 15 tussen constructieve en warmte-overdragende elementen kan de warmtewisselaar eenvoudig van opbouw zijn en goedkoop worden vervaardigd.

De hiervoor genoemde uitvoering kan het kenmerk vertonen, dat elk deel van een plaat tussen twee naburige 20 overgangsdelen aan zijn ene zijde aan een eindzone met het gekozen profiel en aan zijn andere zijde aan een eindzone met het complementaire profiel aansluit, en dat elke plaat een algemene zigzag-vorm bezit.

Ter verzekering van een fysieke scheiding 25 tussen het primaire medium circuit en het secundaire medium circuit vertoont de warmtewisselaar bij voorkeur het kenmerk, dat aan de met elkaar samenwerkende eindzones afdichtmiddelen zijn toegevoegd.

Deze warmtewisselaar kan met voordeel het 30 kenmerk vertonen, dat de afdichtmiddelen zijn gekozen uit de groep, waartoe behoren: (a) kit, (b) dubbelzijdig kleefband, (c) een onder temperatuurverhoging verweekte en door afkoeling weer verharde kunststof, (d) een lasverbinding, (e) een soldeerverbinding (HF, ultrasoon, 35 of elke andere geschikte techniek), (f) een door temperatuurverhoging geactiveerde en door afkoeling uitgeharde hot-melt, (g) een elastisch indrukbare laag, in combinatie met aandrukmiddelen, (h) een combinatie van 5 ten minste twee van (a), (b) , (c) , (d), (e), (f) en (g).

De warmtewisselaar volgens de uitvinding wordt bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat de platen bestaan uit een de warmte goed geleidend materiaal, dat is 5 aangepast aan de technische en economische condities.

Daartoe kan de warmtewisselaar de bijzonderheid vertonen dat de platen bestaan uit metaal, bijvoorbeeld koper, aluminium of roestvast staal bestaan. Koper en aluminium zijn beide zeer goed warmtegeleidende metalen. 10 Om voor de hand liggende economische redenen komen materialen als goud en zilver in het algemeen niet in aanmerking. Het gebruik van roestvast staal kan overwogen worden in het geval, waarin bepaalde eisen worden gesteld aan de chemische bestendigheid van de platen.

15 De chemische bestendigheid kan ook op een andere wijze zijn verkregen, namelijk met een uitvoering, waarin de platen van een beschermende deklaag voorzien zijn.

Deze beschermende deklaag kan bijvoorbeeld een 20 onder temperatuurverhoging verweekbare of smeltbare kunststoffolie zijn, die dienst kan doen als de kunststof die werkzaam is als een mogelijke afdichting tussen de hierboven omschreven eindzones.

Ter verhoging van de effectieve warmte-25 overdracht tussen de platen en de langsstromende media kan de warmtewisselaar de bijzonderheid vertonen, dat de platen althans in het secundaire circuit zijn voorzien van opbreekmiddelen voor het opbreken van tenminste de thermische grenslaag, de laminaire grenslaag en/of de 30 relatieve-vochtigheidsgrenslaag, welke opbreekmiddelen warmtegeleidende uitsteeksels omvatten, die het effectieve warmte-uitwisselende oppervlak van de betreffende platen vergroten, zoals een profilering, een patroon van perforaties, een patroon van zich in 35 hoofdzaak dwars op de stromingsrichting uitstrekkende lippen, die uit de platen gedrukt zijn en aldus aansluiten aan doorgaande sleufgaten.

In een specifieke uitvoering vertoont de 6 warmtewisselaar de bijzonderheid, dat de platen stroken zijn, waarvan de lengte, gemeten langs de betreffende deelstromen, ten hoogste 0,5 x de breedte van de plaat tussen twee naburige wanden bedraagt. Met een dergelijke 5 structuur kan het basisprincipe van de uitvinding op een eenvoudige en effectieve wijze geïmplementeerd worden.

In een belangrijke verdere variant vertoont de warmtewisselaar volgens de uitvinding de bijzonderheid, dat de platen langwerpige lippen zijn en zijn opgesteld 10 in een patroon van zich met hun langsrichting in hoofdzaak dwars op de stroomrichting uitstrekkende lippen, die deel uitmaken van basisplaten, onder een hellingshoek ten opzichte van het hoofdvlak van de betreffende basisplaat uit het hoofdvlak van die 15 basisplaat gedrukt zijn, en aldus aansluiten aan doorgaande sleufgaten.

Begrepen moet worden, dat in deze uitvoering elke basisplaat in het ene mediumcircuit zich afdichtend door een betreffende scheidingswand heen uitstrekt en een 20 monolithische eenheid vormt met de corresponderende basisplaat in het andere mediumcircuit. De in deze uitvoering als langwerpige lippen uitgevoerde platen bezitten conform de leer van de uitvinding in deze uitvoering de eerder beschreven onderlinge afstand van 25 ten minste drie maal de lengte van de stroomopwaartse plaat, gemeten langs de deelstroom van de langsstromende lucht.

De aandacht wordt erop gevestigd, dat in het bijzonder laatst beschreven uitvoering zodanig kan 30 werken, dat een deelstroom zich langs een basisplaat beweegt, effectief wordt afgebogen door de platen of lippen en de betreffende deelstroom vervolgens naar een naburige basisplaat wordt geleid, daar een plaat of lip passeert, enz. Het is, anders uitgedrukt, volgens de 35 uitvinding niet nodig, dat de platen zich althans ongeveer in één vlak uitstrekken. In het bijzonder is dit het geval als er sprake is van deelstromen, die door de platen aan een zekere afbuiging onderworpen zijn.

7

De laatst beschreven uitvoering wordt bij voorkeur zodanig ontworpen, dat de lippen alle in hoofdzaak dezelfde hellingshoek vertonen.

Een zeer voordelige variant vertoont de 5 bijzonderheid, dat een deelpatroon twee elkaar in stromingsrichting opvolgende groepen lippen omvat, waarbij de hellingshoeken van de lippen in die twee groepen tegengesteld gericht zijn.

Bij onderzoeken zijn verrassend goede 10 resultaten bereikt met een uitvoering, waarin de platen in naburige lagen met een ruimtelijk faseverschil zijn opgesteld.

Een praktische uitvoering van de warmtewisselaar volgens de uitvinding vertoont het 15 kenmerk, dat telkens successievelijk een deel van de warmtewisselaar is vervaardigd door eerst een aantal platen in een gekozen onderlinge ruimtelijke relatie te positioneren, vervolgens de betreffende delen van de wanden 20 daaraan toe te voegen door middel van insert-moulding, en tenslotte de aldus vervaardigde delen door stapelen en het afdichtend met elkaar verbinden met de corresponderende eindvlakken van de wanddelen tot de warmtewisselaar samen te stellen.

25 Teneinde de stroomlijnvorm van de platen te verbeteren en aldus ervoor te zorgen, dat de laminaire luchtstroom langs de plaat zoveel mogelijk wordt gehandhaafd, kan de warmtewisselaar de bijzonderheid vertonen, dat de stroomopwaartse rand van elke plaat een 30 over 180° omgevouwen zone vertoont.

Een praktische dimensioneringskeuze bestaat hierin, dat elke plaat een dikte in het gebied van circa 40 - 100 pm vertoont. Een andere keuze bestaat hierin, dat elke plaat een lengte, gemeten langs de deelstroom 35 van de passerende lucht, in het gebied van circa 0,5-5 mm bezit.

Een extreem hoge warmtegeleiding in de plaat wordt gerealiseerd met een uitvoering, waarin elke plaat s 8 althans ten dele bestaat uit monokristallijne koolstof.

In de hierna te beschrijven verdampingskoeler is het van belang, dat de opbreekmiddelen althans in het secundaire circuit aanwezig zijn voor het opbreken van 5 althans de relatieve-vochtigheidsgrenslaag. Bij een ander type warmtewisselaar kunnen opbreekmiddelen met voordeel zowel in het primaire medium circuit als in het secundaire medium circuit aan de platen zijn aangebracht.

Verder richt de uitvinding zich op een 10 verdampingskoeler met een warmtewisselaar van het hiervoor omschreven type volgens de uitvinding. Deze verdampingskoeler vertoont het kenmerk, dat althans de platen in het secundaire circuit althans ten dele voorzien zijn van een water-verspreidend oppervlak voor 15 het opnemen van daaraan toegevoegd water en het door verdamping weer afgeven daarvan, alsmede watertoevoermiddelen voor het aan dat oppervlak toevoeren van water. Een waterverspreidende werking kan worden verkregen met een uitvoering, waarin het oppervlak is 20 behandeld met een corona-ontlading.

Als alternatief kan de verdampingskoeler de bijzonderheid vertonen, dat het oppervlak is behandeld met een etsmiddel.

In een andere uitvoering vertoont de 25 verdampingskoeler het kenmerk, dat het oppervlak is voorzien van een hydrofiele deklaag, bijvoorbeeld van Portland-cement.

Voor een verdampingskoeler zijn de hiervoor beschreven opbreekmiddelen van het grootste belang, 30 aangezien door het loslaten van de genoemde grenslagen er minder snel verzadiging van de langsstromende lucht optreedt, als gevolg waarvan de dauwpuntstemperatuur dichter kan worden genaderd.

De dwarsafmetingen van het primaire en 35 secundaire circuit kunnen aan elkaar gelijk zijn, tenzij de twee circuits verschillende gassen en/of verschillende relatieve vochtigheden bevatten. Bij het gebruik als dauwpuntskoeler, waarbij van de primaire luchtstroom een 9 uitgaande deelstroom wordt afgetakt om door het secundaire circuit te worden gevoerd, verdient het de voorkeur, dat de dwarsafmetingen van het primaire circuit groter zijn dan die van het secundaire circuit.

5 Voor een hydrofiele deklaag van de verdampingskoeler volgens de uitvinding komt in principe elk geschikt materiaal in aanmerking, bij voorbeeld cement, in het bijzonder fijnkorrelig Portland-cement, een vochtopnemend en onder omstandigheden vochtafstaand 10 gel-materiaal, een weefsel en een non woven, beide bestaand uit natuurlijke en/of synthetische vezels met verwaarloosbare waterafstotende eigenschappen. De hydrofiele deklaag kan, mocht dat productietechnisch praktischer zijn, zich zowel op de platen in het 15 secundaire circuit als op de platen in het primaire circuit bevinden. In de praktijk blijkt, dat deze deklaag in het primaire circuit een betrekkelijk geringe invloed op de effectieve warmte-overdracht heeft.

Met betrekking tot de genoemde opbreekmiddelen 20 wordt opgemerkt, dat de beschreven louvre-achtige structuren van zich in hoofdzaak dwars op de stromingsrichting uitstrekkende platen of lippen, die uit de basisplaten gedrukt zijn en aldus aansluiten aan doorgaande sleufgaten, in groepen kunnen zijn opgesteld, 25 waarbij in de stromingsrichting aan elkaar aansluitende groepen lippen bezitten, die een respectievelijk in de ene en in de andere richting gerichte hellingshoek vertonen. Hierdoor wordt steeds een nieuwe laag lucht langs de lippen geleid, waardoor de effectiviteit van de 30 warmte-overdracht wordt verbeterd, aangezien het lokale temperatuurverschil steeds zo hoog mogelijk is. In het bijzonder in het geval van een verdampingskoeler is dit een belangrijk aspect. Door het loslaten van de genoemde grenslagen vindt minder snel verzadiging plaats, 35 aangezien elke groep lippen steeds in hoofdzaak verse lucht toegevoerd krijgt.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. In de tekeningen tonen: 10 figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een verdampingskoeler met een warmtewisselaar volgens de uitvinding, waarbij terwille van de duidelijkheid de deksels voor het invoeren en uitvoeren van medium, in het 5 bijzonder lucht, niet zijn getekend; figuur 2 een perspectivisch aanzicht van de verdampingskoeler volgens figuur 1, waarbij een deel van de behuizing niet is getekend; figuur 3 een perspectivisch aanzicht van een 10 warmtewisselaar volgens de uitvinding, bijvoorbeeld ten gebruike in de verdampingskoeler volgens de figuren 1 en 2; figuur 4 het detail IV van figuur 3 op vergrote schaal; 15 figuur 5 een basisplaat volgens de figuren 3 en 4 in perspectivisch aanzicht; figuur 6 het detail VI van figuur 5 op vergrote schaal; figuur 7 een perspectivisch aanzicht van een 20 andere warmtewisselaar volgens de uitvinding; figuur 8 het detail VIII van figuur 7 op vergrote schaal; figuur 9 een schematisch zijaanzicht van een wanddeel met een patroon van conform de uitvinding 25 opgestelde platen ter toelichting van een belangrijk aspect van de uitvinding; figuur 10 een perspectivisch aanzicht van het wanddeel met platen volgens figuur 9; figuur 11 een andere uitvoering van een 30 verdampingskoeler in perspectivisch aanzicht; figuur 12 een rooster, dat deel uitmaakt van de uitvoering volgens figuur 11; figuur 13 het detail XIII van figuur 11 op vergrote schaal; 35 figuur 14A een perspectivisch aanzicht van een basisplaat van de uitvoering volgens de figuren 11 en 13; figuur 14B het detail XIV van figuur 14A; figuur 15 een schematische dwarsdoorsnede door 11 een aantal lagen met basisplaten, ter toelichting van nog een belangrijk aspect van de uitvinding; figuur 16A een perspectivisch aanzicht weer een andere uitvoering van de warmtewisselaar volgens de 5 uitvinding; figuur 16B het detail XVI van figuur 16A; figuur 16C een dwarsdoorsnede door een deel van de warmtewisselaar volgens de figuren 16A en 16B ter toelichting van de constructie van de basisplaten hun 10 onderlinge afdichtende koppeling, en de door de basisplaten gedragen platen; en figuur 17 een dwarsdoorsnede van een strookvormige plaat met omgevouwen voorraad.

Figuur 1 toont een verdampingskoeler 1 volgens 15 de uitvinding. Deze omvat een behuizing 2 met een zes luchtinlaten 3 voor primaire lucht, luchtuitlaten 4 voor primaire lucht, luchtinlaten 5 voor secundaire lucht en zes luchtuitlaten 6 voor de secundaire lucht. Door de inlaten 3 en de uitlaten 6 zijn delen van de in de 20 behuizing 2 geplaatste warmtewisselaar 7 zichtbaar, zie figuur 2.

Aan de bovenzijde van de behuizing 2 zijn wateraansluitingen 8 aanwezig, waardoorheen op gedoseerde wijze water aan de warmtewisselaar 7 kan worden 25 toegevoerd, waardoor deze als verdampingskoeler kan werken.

De binnenstromende primaire lucht is met 9 aangeduid; de uitstromende secundaire lucht is met 10 aangeduid.

30 Zoals figuur 2 toont, sluiten de wateraansluitingen 8 aan aan sproeiers 11, die water verspreiden over de relevante oppervlakken in het secundaire circuit van de warmtewisselaar 7. Deze oppervlakken zijn daartoe waterverspreidend uitgevoerd, 35 bijvoorbeeld van een hydrofiele deklaag voorzien.

Vooruitlopend op de beschrijving van de uitvinding aan de hand van de hierna volgende voorbeelden wordt de aandacht erop gevestigd, dat de warmtewisselaar 12 7 een aantal verticale wanden 12 omvat, die de onderling verweven geplaatste primaire en secundaire kanalen van elkaar scheiden. Door de wanden heen strekken zich op afdichtende wijze warmtewisselende, monolithische 5 warmtegeleidende platen uit, die warmte uitwisselen met de respectieve langsstromende luchtstroming in het primaire en het secundaire circuit, zodanig dat tussen de media in deze circuits warmtewisselend contact bestaat.

Figuur 3 toont een warmtewisselaar 13. Deze 10 bestaat uit een pakket van acht basisplaten 14, die zich in deze uitvoering elk over de volledige breedte van de warmtewisselaar 13 uitstrekken.

Zoals in het bijzonder figuur 4 duidelijk toont, zijn de basisplaten 14 op elkaar gestapeld door 15 tussenkomst van in register geplaatste latten 15, die afdichtend met de basisplaten 14 samenwerken en aldus respectieve scheidingswanden tussen de aangrenzende kanalen, dus de primaire kanalen en de secundaire kanalen, vormen.

20 Figuur 5 toont een basisplaat 14.

Het detail volgens figuur 6 toont, dat de basisplaat 14 groepen van "telkens vier uit het hoofdvlak van de basisplaat 14 gedrukte platen 16, 17, 18, 19 omvat en een daaraan aansluitende onbewerkte plaat 20. Deze 25 groepen van platen zijn in dwarsrichting ten opzichte van de stromingsrichting van de lucht, die met 21 is aangegeven, geplaatst conform de leer van de uitvinding. De vijf groepen 16 - 20 worden in dwarsrichting van elkaar gescheiden door in het hoofdvlak van de basisplaat 30 14 gelegen platte langszones 22, die afdichtend samenwerken met de latten 15.

Figuur 7 toont een warmtewisselaar 23, waarvan de wanden 51 zijn uitgevoerd als stapels met complementaire vormen afdichtend met elkaar samenwerkende 35 latten 24, waartussen warmtegeleidende platen 25, in dit geval uitgevoerd als stroken, zich elk monolithisch uitstrekken.

Met verwijzing naar figuur 8 wordt de aandacht 13 erop gevestigd, dat de platen 25 zijn geplaatst in overeenstemming met de leer van de uitvinding. De platen strekken zich in de getoonde opstelling in horizontale vlakken uit en worden aangestroomd door een in hoofdzaak 5 laminaire luchtstroom 9, 10. Het zal duidelijk zijn, dat in één vlak gelegen platen een substantiële onderlinge afstand in een stromingsrichting bezitten, conform de leer van de uitvinding.

De warmtewisselaar 23 kan worden vervaardigd 10 door de geprofileerde latten bijvoorbeeld als spuitgietstukken te vervaardigen en door tussenkomst van de platen 25 afdichtend met elkaar te verbinden. Daartoe kunnen de naar elkaar gerichte contactvlakken tussen de latten en de betreffende oppervlakken van de platen van 15 een afdichtmiddel worden voorzien. Dit kan bijvoorbeeld een geschikte lijm zijn, die tevens de totale integriteit van de warmtewisselaar 23 verzekert.

Figuur 9 toont schematisch een wanddeel 26 met een aantal strookvormige platen 27. Zoals de figuur 20 toont, is de lengte in de richting van de stroming 21 van elke plaat 27 a, terwijl hun onderlinge afstand in hun gemeenschappelijke vlakken b bedraagt. Volgens de leer van de uitvinding is b ^ 3 a.

Door de getekende versprongen plaatsing is een 25 structuur zichtbaar, die bestaat uit een aantal tot een eenheid modulair samengestelde eenheidscellen 27. Met de getekende opstelling is de lengte in de stromingsrichting van een eenheidscel gelijk aan 5a. De dimensie dwars op de stromingsrichting is 5 c, waarin c de onderlinge 30 afstand tussen naburige vlakken van platen 25 is.

Schematisch is een turbulentie- en/of wervelverstoringspatroon 28 van een omstroomde plaat 25 getekend. Zoals uit deze schematische weergave blijkt, strekt dit verstoringspatroon zich over een afstand van 35 maximaal circa 3 a vanaf de stroomafwaartse rand 29 van de betreffende plaat 25 uit. Duidelijk zal zijn, dat de in hetzelfde vlak stroomafwaarts geplaatste plaat 25 geen hinder van de turbulente en wervelingsstoringen ondergaat 14 en aldus wordt aangestroomd door een in hoofdzaak laminaire luchtstroom.

Figuur 10 toont het wanddeel 26 in schematisch perspectivisch aanzicht.

5 Figuur 11 toont een als verdampingskoeler ontworpen warmtewisselaar 30. Evenals de warmtewisselaar 13 volgens de figuren 3 en volgende omvat de warmtewisselaar 30 volgens de figuren 11, 12, 13, 14 een aantal door tussenkomst van latten 31 op afstand boven 10 elkaar geplaatste basisplaten 32.

Zoals figuur 11 toont, zijn uit de latten 31 samengestelde naburige wanden 33 telkens afwisselend op een relatief kleine en op een relatief grote onderlinge dwarsafstand geplaatst. De op relatief grote afstand 15 geplaatste wanden begrenzen de primaire mediumkanalen, terwijl de op relatief kleine afstand van elkaar geplaatste wanden de secundaire mediumkanalen begrenzen. Dit is van belang in verband met de werking van de warmtewisselaar 30 als een verdampingskoeler.

20 Mede in verband daarmee zijn alle basisplaten 32 voorzien van een min of meer trechtervormige doorgaande gaten 34, die bijvoorbeeld op de in figuur 2 schematisch aangeduide wijze aansluiten aan daarboven geplaatste toevoertrechters 34 voor water. Daarmee wordt 25 gezorgd voor het nathouden van de hierna te beschrijven platen in althans het secundaire circuit.

Zoals figuur 12 toont, zijn de latten 31 in deze uitvoering met elkaar verbonden door middel van dwarslatten 35. Deze bezitten bij voorkeur elk een in de 30 richting van de stroming 21 effectieve stroomlijnvorm. De latten 31 zijn relatief dun uitgevoerd, en vormen aldus een gering obstakel voor de langsstromende lucht, bij voorkeur mede als gevolg van hun stroomlijnvorm, die echter niet onder alle omstandigheden noodzakelijk is. De 35 latten kunnen zich op elke geschikte positie tussen twee naburige basisplaten 32 bevinden en, mocht dat praktisch zijn, zelfs in contact met een basisplaat 32 verkeren.

Zoals figuur 12 toont, zijn de latten of 15 scheidingswanddelen 31 samen met de dwarslatten 35 verenigd tot één integraal rooster 36. Dit rooster 36 kan bijvoorbeeld door spuitgieten als monolithische eenheid uit kunststof zijn vervaardigd.

5 Figuur 13 toont, dat de basisplaten 32 patronen 37 van twee groepen 38, 39 van louvres bezitten. Deze louvres zijn uitgevoerd als zich in hoofdzaak dwars op de stromingsrichting uitstrekkende lippen 40, die uit het hoofdvlak van de basisplaten 32 gedrukt zijn, en 10 aansluiten aan doorgaande sleufgaten 41.

Opgemerkt wordt, dat de louvres 38 alle dezelfde hellingshoek vertonen, die tegengesteld is aan de hellingshoek van de louvres 39.

De figuren 14A en 14B tonen een basisplaat 32 15 met een aantal patronen 37 van groepen louvres, respectievelijk 38 en 39. Verspreid over de basisplaat 32 zijn de toevoertrechters 34 geplaatst.

Figuur 14C toont, op welke wijze de groepen louvres 38, 39 in een patroon 37 werkzaam kunnen zijn.

20 Figuur 15 toont schematisch drie boven elkaar gelegen patronen 37 van respectieve basisplaten.

Door de louvres 38 van de onderste basisplaat wordt een deelstroom 42 afgebogen. Deze zal voor een deel door de sleufgaten 41 van de daarboven gelegen groep 25 louvres 38 heen gaan, eventueel nog ten dele door de groep louvres 38 van de daarboven gelegen basisplaat, enz. Tenslotte zullen delen van de deelstromen in kwestie weer worden teruggevoerd via de tegengesteld georiënteerde groepen louvres 39, die stroomafwaarts van 30 de groepen 38 zijn geplaatst.

Doordat de afstand q tussen in de stromingsrichting elkaar opvolgende platen of lippen 40 ten minste 3x zo groot is als de effectieve lengte p in de stromingsrichting van de lippen 40, wordt ook in deze 35 uitvoering voldaan aan het desbetreffende basiscriterium van de onderhavige uitvinding.

De figuren 16A en 16B tonen een alternatieve warmtewisselaar 143. In deze uitvoering vertoont elke 16 basisplaat 43 in het gebied van elke scheidingswand 44 een uit zijn (in dit geval niet scherp gedefinieerde) hoofdvlak gebogen overgangsdeel 45, dat aan zijn ene eindzone een gekozen profiel 46 bezit en aan zijn andere 5 eindzone een complementair profiel 47 bezit, zodanig, dat de basisplaten 43 op de in de figuren 16A, 16B en 16C getoonde wijze stapelbaar zijn, waardoor er groepen op elkaar gestapelde overgangsdelen 45 zijn gevormd, die gemeenschappelijk een scheidingswand 44 vormen.

10 In het bijzonder figuur 16C toont duidelijk, dat door de gekozen configuratie elke basisplaat 43 een algemene zigzag-vorm bezit.

Ter plaatse van de met elkaar samenwerkende eindzones zijn afdichtmiddelen toegevoegd, bijvoorbeeld 15 een lijmlaag.

Met betrekking tot de in het bijzonder in figuur 16B duidelijk zichtbare louvre-structuren wordt verwezen naar de betreffende bespreking van de warmtewisselaar 30 volgens de figuren 11 - 15.

20 Figuur 17 tenslotte toont een plaat 48, waarvan de stroomopwaartse rand 49 een over 180° omgevouwen zone 50 vertoont, waardoor een sterk verbeterde stroomlijnvorm is verkregen.

25 ***** 2000403

Claims (25)

1. Warmtewisselaar, omvattende: ten minste twee stellen van mediumdoorstroomkanalen, die onderling verweven zijn geplaatst, en door welke kanalen twee media kunnen 5 stromen in respectievelijk een primair circuit en een secundair circuit, in warmte-uitwisselend contact; de genoemde kanalen van elkaar scheidende wanden; warmte-geleidende platen, die aan beide zijden 10 van elke wand zijn opgesteld, welke platen zich met hun hoofdvlakken in de respectieve stromingsrichtingen van de genoemde media uitstrekken, waarbij een plaat aan de ene zijde van een wand in thermisch contact verkeert met een op een corresponderende positie geplaatste plaat aan de 15 andere zijde van de wand; en eventueel een huis, waarin de de kanalen begrenzende wanden samen met de platen zijn geaccommodeerd, aan welk huis twee mediumtoevoeren en twee mediumafvoeren van de twee stellen kanalen aansluiten, hetzij individueel per 20 kanaal, of gemeenschappelijk voor de twee stellen kanalen via respectieve spruitstukken; met het kenmerk, dat elke plaat in het ene mediumcircuit zich afdichtend door een scheidingswand heen uitstrekt en een 25 monolithische eenheid met een plaat in het andere mediumcircuit vormt; en in een deelstroom van de luchtstroom elkaar opvolgende platen een onderlinge afstand, gemeten langs die deelstroom, bezitten, die ten minste 3x zo groot is 30 als de lengte van de stroomopwaartse plaat, gemeten langs die deelstroom. j>00Ó4Q5 "

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de plaat in het gebied van de scheidingswand 5 een overgangsdeel bezit en de zich ter weerszijden van de plaat bevindende delen van de scheidingswand separaat gevormd zijn, en met het genoemde overgangsdeel afdichtend samenwerkt.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de platen tot een stapel zijn gevormd door tussenkomst van de genoemde delen van de op onderlinge afstanden geplaatste scheidingswanden. 15

4. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de platen zich over de gehele betreffende 20 afmeting van de warmtewisselaar uitstrekken.

5. Warmtewisselaar volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat elke plaat in het gebied van elke 25 scheidingswand een uit zijn hoofdvlak gebogen overgangsdeel vertoont, dat aan zijn ene eindzone een gekozen profiel bezit en aan zijn andere eindzone een complementair profiel bezit, zodanig dat de platen op elkaar gestapeld kunnen worden, waarbij groepen op elkaar 30 gestapelde overgangsdelen worden gevormd, elk van welke groepen een scheidingswand vormt.

6. Warmtewisselaar volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat 35 elk deel van een plaat tussen twee naburige overgangsdelen aan zijn ene zijde aan een eindzone met het gekozen profiel en aan zijn andere zijde aan een eindzone met het complementaire profiel aansluit, en dat elke plaat een algemene zigzag-vorm bezit.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat 5 aan de met elkaar samenwerkende eindzones afdichtmiddelen zijn toegevoegd.

8. Warmtewisselaar volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat 10 de afdichtmiddelen zijn gekozen uit de groep, waartoe behoren: (a) kit, (b) dubbelzijdig kleefband, (c) een onder temperatuurverhoging verweekte en door afkoeling weer verharde kunststof, (d) een lasverbinding, (e) een soldeerverbinding, (f) een door 15 temperatuurverhoging geactiveerde en door afkoeling uitgeharde hot-melt, (g) een elastisch indrukbare laag, in combinatie met aandrukmiddelen, (h) een combinatie van ten minste twee van (a), (b), (c) , (d) , (e), (f) en (g).

9. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de platen bestaan uit metaal, bijvoorbeeld koper, aluminium of roestvast staal bestaan. 25

10. Warmtewisselaar volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de platen van een beschermende deklaag voorzien zi jn. 30

11. Warmtewisselaar volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de platen althans in het secundaire circuit zijn voorzien van opbreekmiddelen voor het opbreken van 35 tenminste de thermische grenslaag, de laminaire grenslaag en/of de relatieve-vochtigheidsgrenslaag, welke opbreekmiddelen warmtegeleidende uitsteeksels omvatten, die het effectieve warmte-uitwisselend oppervlak van de betreffende platen vergroten, zoals een profilering, een patroon van perforaties, een patroon van zich in hoofdzaak dwars op de stromingsinrichting uitstrekkende lippen, die uit de platen gedrukt zijn en aldus 5 aansluiten aan doorgaande sleufgaten.

12. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, waarin de platen stroken zijn, waarvan de lengte, gemeten langs de betreffende deelstromen, ten hoogste 0,5 x de breedte 10 van de plaat tussen twee naburige wanden bedraagt.

13. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, waarin de platen langwerpige lippen zijn en zijn opgesteld in een patroon van zich met hun 15 langsrichting in hoofdzaak dwars op de stroomrichting uitstrekkende lippen, die deel uitmaken van basisplaten, onder een hellingshoek ten opzichte van het hoofdvlak van de betreffende basisplaat uit het hoofdvlak van die basisplaat gedrukt te zijn, en aldus aansluiten aan 20 doorgaande sleufgaten.

14. Warmtewisselaar volgens conclusie 13, waarin de lippen alle in hoofdzaak dezelfde hellingshoek vertonen. 25

15. Warmtewisselaar volgens conclusie 13, waarin een deelpatroon twee elkaar in stromingsrichting opvolgende groepen lippen omvat, waarbij de hellingshoeken van de lippen in die twee groepen 30 tegengesteld gericht zijn.

16. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, waarin de platen in naburige lagen met een ruimtelijk faseverschil zijn opgesteld. 35

17. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, waarin telkens successievelijk een deel van de warmtewisselaar is vervaardigd door eerst een aantal platen in een gekozen onderlinge ruimtelijke relatie te positioneren, vervolgens de betreffende delen van de wanden daaraan toe te voegen door middel van insert-moulding, 5 en tenslotte de aldus vervaardigde delen door stapelen en het afdichtend met elkaar verbinden met de corresponderende eindvlakken van de wanddelen tot de warmtewisselaar samen te stellen.

18. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, waarin de stroomopwaartse rand van elke plaat een over 180° omgevouwen zone vertoont.

19. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande 15 conclusies, waarin elke plaat een dikte in het gebied van circa 40 - 100 urn vertoont.

20. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, waarin elke plaat een lengte, gemeten langs 20 de deelstroom van de passerende lucht, in het gebied van circa 0,5 - 5 mm bezit.

21. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, waarin elke plaat althans ten dele bestaat 25 uit monokristallijne koolstof.

22. Verdampingskoeler, omvattende een warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat 30 althans de platen in het secundaire circuit althans ten dele voorzien zijn van een water-verspreidend oppervlak voor het opnemen van daaraan toegevoegd water en het door verdamping weer afgeven daarvan, alsmede watertoevoermiddelen voor het aan dat oppervlak toevoeren 35 van water.

23. Verdampingskoeler volgens conclusie 22, waarin het oppervlak is behandeld met een corona- ontlading.

24. Verdampingskoeler volgens conclusie 22, waarin het oppervlak is behandeld met een etsmiddel. 5

25. Verdampingskoeler volgens conclusie 22, waarin het oppervlak is voorzien van een hydrofiele deklaag, bijvoorbeeld van Portland-cement. 20 ***** 2000403