NL8800180A - Plaatwarmteoverdrager voor bij voorkeur vloeibare stoffen. - Google Patents

Description

k f k VO 9488

Plaatwarmteoverdrager voor bij voorkeur vloeibare stoffen.

De uitvinding heeft betrekking op een warmteoverdrager voor bij voorkeur vloeibare stoffen, omvattende een aantal in hoofdzaak gelijksoortige warmteoverdrachtplaten die met een bepaalde onderlinge afstand zodanig zijn samengevoegd dat, tussen elk tweetal naburige warmteover-5 drachtplaten, stromingskanalen ontstaan waarvan de hoogte klein is ten opzichte van de breedte en de lengte, waarbij de de stromingskanalen begrenzende oppervlakken van de warmteoverdrachtplaten zodanig voorzien zijn van dwars, of onder een bepaalde over de breedte van de warmteoverdrachtplaten constante of periodiek veranderende hoek, verlopende pro-10 fielen, dat de profieldelen van twee naburige warmteoverdrachtplaten in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar verlopen, en dat de daardoor begrensde stromingskanalen bestaan uit een aantal van, zich in de stromingsrich-ting periodiek herhalende, stromingskanaalgedeelten met hoofdzakelijk dezelfde vorm, en dat de, een dergelijk stromingskanaalgedeelte begren-15 zende en op een loodrecht ten opzichte van de geprojecteerde warmte-overdrachtplaat en evenwijdig aan de stromingsrichting liggend vlak geprojecteerde, profielelementen gevormd zijn door ofwel twee vloeiend in elkaar overgaande bochtgedeelten waarvan de krommingen van gelijke of verschillende grootte zijn maar een tegengesteld teken hebben, ofwel 20 twee van dergelijke bochtgedeelten en een recht gedeelte dat deze bochtgedeelten verbindt in de punten waar deze bochtgedeelten dezelfde helling hebben.

Er zijn plaatwarmteoverdragers bekend die bestaan uit een aantal in hoofdzaak gelijksoortige warmteoverdrachtplaten die met een bepaalde 25 onderlinge afstand zodanig zijn samengevoegd dat tussen elk tweetal naburige warmteoverdrachtplaten stromingskanalen ontstaan waarvan de hoogte klein is ten opzichte van dë breedte en de lengte. De de stromingskanalen begrenzende oppervlakken van de warmteoverdrachtplaten zijn voorzien van golfvormige profielen, die ofwel dwars op de stromings-30 richting, ofwel onder een bepaalde over de breedte van de warmteoverdrachtplaten constante of periodiek veranderende hoek zijn aangebracht.

De tegenover elkaar liggende profielgedeelten van naburige warmteoverdrachtplaten verlopen daarbij in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar. Hierdoor ontstaan tussen de warmteoverdrachtplaten stromingskanalen die 35 bestaan uit een aantal zich in stromingsrichting periodiek herhalende . 8800180 * -2- stromingskanaalgedeelten met hoofdzakelijk dezelfde vorm. De, deze stro-mingskanaalgedeelten begrenzende en op een loodrecht op de geprojecteerde warmteoverdrachtplaat staand en evenwijdig aan de stromingsrichting liggend vlak geprojecteerde, profielelementen zijn gevormd door ofwel 5 twee vloeiend in elkaar overgaande bochtgedeelten waarvan de krommingen van gelijke of verschillende grootte zijn maar een tegengesteld teken hebben, ofwel twee van dergelijke bochtgedeelten en een recht gedeelte dat deze bochtgedeelten verbindt in de punten waar deze bochtgedeelten dezelfde helling hebben. Door deze profilering verandert de stromings-10 dwarsdoorsnede binnen een stromingskanaalgedeelte continu in de stromingsrichting, en wel zodanig dat deze van een maximumwaarde afneemt tot een minimumwaarde en vervolgens weer toeneemt tot de maximumwaarde is bereikt. Daardoor wordt het doorstromende medium in het eerste gedeelte van een dergelijk stromingskanaalgedeelte versneld en in het 15 tweede gedeelte vertraagd. Van maatgevende invloed op de bereikbare verhouding tussen het warmteoverdrachtvermogen en het benodigde transport-vermogen zijn enerzijds de gerealiseerde verhouding tussen de maximale en de minimale stromingsdwarsdoorsnede, alsmede de soort en de vormgeving van de overgang tussen deze stromingsdwarsdoorsneden, en ander-20 zijds de verhouding tussen de lengte van het stromingskanaalgedeelte waarin het doorstromende medium versneld wordt en de lengte van het stromingskanaalgedeelte waarin het doorstromende medium vertraagd wordt.

De kromming respectievelijk het krommingsverloop en de lengte van de bochtgedeelten die een stromingskanaalgedeelte begrenzend pro-25 fielelement vormen, alsook de lengte van het rechte gedeelte dat deze verbindt, beïnvloeden de beide bovengenoemde verhoudingen.

Naast deze vormgeving van de profielelementen heeft ook de gekozen afstand tussen de warmteoverdrachtplaten een belangrijke invloed op het verloop van de verandering van de stromingsdwarsdoorsnede in 30 stromingsrichting, en daarmee op de bereikbare verhouding tussen het warmteoverdrachtvermogen en het benodigde transportvermogen. De invloed hiervan staat in een bijzonder nauw verband met de vormgeving van de profielelementen, in het bijzonder met het krommingsverloop van het gekozen bochtgedeelte, en kan niet los hiervan worden beschouwd.

35 Bij de bekende oplossingen wordt echter, ofwel bij voorkeur de profielvorm, ofwel de afstand tussen de warmteoverdrachtplaten beschouwd.

, aa o o 18 o -3-

Doel van de uitvinding is om, door in achtneming van de wederzijdse invloeden van profielvormen en afstand van de warmteoverdracht-platen op de bereikbare verhouding tussen overdraagbaar warmtevermogen en benodigd transportvermogen, deze verhouding te verbeteren.

5 Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag de afstand van de warmteoverdrachtplaten bij op zich bekende plaatwarmteoverdragers, bij welke de de stromingskanalen begrenzende oppervlakken van de warmteoverdrachtplaten zodanig voorzien zijn van dwars, of onder een bepaalde over de breedte van de warmteoverdrachtplaten constante of periodiek 10 veranderende hoek, verlopende profielen, dat de profieldelen van twee naburige warmteoverdrachtplaten in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar verlopen, in wisselwerking met de vorm van de profielelementen zodanig te bepalen dat het verloop van de verandering van de stromingsdwarsdoor-snede in stromingsrichting in de stromingskanaalgedeelten zodanig 15 plaatsvindt, dat het voor de de stromingskanalen door stromende media beschikbare transportvermogen optimaal gebruikt wordt voor warmteoverdracht.

Volgens de uitvinding worden de afstand tussen de warmteoverdrachtplaten, en de lengte van het rechte gedeelte dat de beide, op een 20 loodrecht ten opzichte van de geprojecteerde warmteoverdrachtplaat en evenwijdig aan de stromingsrichting liggend vlak geprojecteerde, bocht-gedeelten die een profielgedeelte vormen, verbindt, zodanig gekozen dat: - van de trajectorieën beschouwd met betrekking tot de krommenschaar die overeenkomt met de stromingslijnen van een door de stromings-25 kanaalgedeelten stromende wrijvingsvrije vloeistof, die trajectorieën welke de punten snijden waarin de beide een stro-mingskanaalgedeelte begrenzende en op een zich loodrecht op de geprojecteerde warmteoverdrachtplaat en evenwijdig aan de stromingsrichting uitstrekkend vlak geprojecteerde profielgedeelten vormende bocht-30 gedeelten vloeiend in elkaar overgaan, respectievelijk die trajectorieën welke de punten snijden waarin het de bochtgedeelten in de punten waar de bochtgedeelten dezelfde helling hebben met elkaar verbindende rechte gedeelte vloeiend aansluit aan het bochtgedeelte en waarin het de bochtgedeelten in de punten waar de bochtgedeelten de-35 zelfde helling hebben met elkaar verbindende rechte gedeelte vloeiend aansluit aan het bochtgedeelte, de stromingskanaalmiddellijn .5800180

V

'4 -4- zodanig snijden dat de lengte van de stromingskanaalmiddellijn tussen de snijpunten gelijk is aan de helft van de lengte van de stromingskanaalmiddellijn van een stromingskanaalgedeelte; en - dat tevens in het geheel van alle trajectorieën van een stromings-5 kanaalgedeelte ten hoogste drie trajectorieën voorkomen die in geen enkel van de daarop liggende punten een kromming vertonen.

Door de oplossing volgens de uitvinding wordt een symmetrische vorm van het verloop van de stromingskanaaldwarsdoorsnede bereikt langs de stromingskanaalmiddellijn binnen een stromingskanaalgedeelte dat 10 gevormd wordt door de beide tegenover elkaar liggende profielelementen van naburige warmteoverdrachtplaten. Het verloop van de stromingskanaaldwarsdoorsnede langs de stromingskanaalmiddellijn komt overeen met het verloop van een cosinusfunctie met de maxima aan het begin en aan het eind en de minimaal in het midden van elk stromingskanaalgedeelte, en 15 met de buigpunten midden tussen de uiterste waarden. Daardoor worden niet alleen de fasen van de versnelling en de vertraging van de de stromingskanalen doorstromende media, maar ook de fasen van een toenemende en afnemende versnelling, alsook hun toenemende en afnemende vertraging, gelijkmatig over de lengte van het stromingskanaal verdeeld, 20 waardoor het benodigde transportvermogen in verhouding tot het bereikbare warmteoverdrachtvermogen wordt geminimaliseerd.

In het volgende wordt de uitvinding onder verwijzing naar een uitvoeringsvoorbeeld nader beschreven. In de bijbehorende tekeningen toont: 25 fig. 1 een langsdoorsnede van een, op een loodrecht op de ge projecteerde warmteoverdrachtplaat staand en evenwijdig aan de stromings-richting liggend vlak geprojecteerde, langsdoorsnede van stromings-kanaalgedeelten waarvan de begrenzende profielelementen uit twee bocht-gedeelten bestaan; en 30 fig. 2 een op een loodrecht op de geprojecteerde warmteover drachtplaat staand en evenwijdig aan de stromingsrichting liggend vlak geprojecteerde langsdoorsnede van een stromingskanaalgedeelte waarvan de begrenzende profielelementen bestaan uit twee bochtgedeelten en een recht gedeelte dat deze bochtgedeelten verbindt in punten waar deze 35 bochtgedeelten dezelfde helling hebben. Als bijvoorbeeld de tegenover elkaar liggende profielelementen van de in een plaatwarmteoverdrager .8800180 * -5- naburige warmteoverdrachtplaten gevormd worden door twee vloeiend in elkander overgaande bochtgedeelten (2a, 3a; 2b; 3b), worden volgens fig. 1 de, in de projectie op een loodrecht op de warmteoverdrachtplaat staand en evenwijdig aan de stromingsrichting liggend vlak, aan de stro-5 mingskanaalgedeelten la, lb, lc toegevoegde vlakken elk begrensd door twee bochtgedeelten 2a, 3a; 2b, 3b; 2c, 3c, die elk uit twee bochtgedeelten 2a, 2b en 3a, 3b bestaan die bij stromingskanaalgedeelten lb vloeiend in elkander overgaan in punten 5 resp. 6.

Van de trajectorieën beschouwd met betrekking tot de krommen-10 schaar die overeenkomt met de stromingslijnen van een door de stromingskanaalgedeelten la, lb, lc stromende wrijvingsvrije vloeistof, snijdt de door het punt 6 verlopende trajectorie 10 de stromingskanaalmiddellijn 7 in het punt 8 en de door het punt 5 verlopende trajectorie 11 snijdt de stromingskanaalmiddellijn 7 in het punt 9. De afstand 0 tussen de 15 warmteoverdrachtplaten moet zo gekozen worden, dat de lengte van de stromingskanaalmiddellijn 7 tussen de snijpunten 8 en 9 gelijk is aan de helft van de lengte van de stromingskanaalmiddellijn 7 van het stromings-kanaalgedeelte lb.

Als bijvoorbeeld de tegenover elkander liggende profieleleme-20 menten van de in een plaatvormige warmteoverdrager naburige warmteoverdrachtplaten gevormd worden door twee bochtgedeelten 12a; 13a, 12b, 13b en een deze verbindend recht gedeelte 14a, 14b, worden volgens fig. 2 de, in de projectie op een loodrecht op de geprojecteerde warmteoverdrachtplaat staand en evenwijdig aan de stromingsrichting liggend vlak, 25 aan het stromingskanaalgedeelte ld toegevoegde vlakken, aan de ene zijde door het bochtgedeelte 12a, het in het punt 15a vloeiend aansluitende rechte gedeelte 14a en het hieraan in punt 16a vloeiend aansluitende bochtgedeelte 12b, en aan de andere zijde door het bochtgedeelte 13a, het in het punt 15 vloeiend aansluitende rechte gedeelte 14b, en het 30 hieraan in het punt 16b vloeiend aansluitende bochtgedeelte 13b begrensd.

De trajectorie 17, die door het punt 15a verloopt, snijdt de stromingskanaalmiddellijn 19 in het snijpunt 20 en de trajectorie 18, die door het punt 16b verloopt, snijdt de stromingskanaalmiddellijn 19 in het snijpunt 21. De afstand 0 tussen de warmteoverdrachtplaten wordt zo 35 gekozen dat de lengte van de stromingskanaalmiddellijn 19 tussen de snijpunten 20 en 21 gelijk is aan de helft van de lengte van de stro- 880Ö180 4 * -6- mingskanaalmiddellijn 19 van het stromingskanaalgedeelte ld. Tegelijkertijd worden de lengten van de rechte gedeelten 14a en 14b ten hoogste zo groot gekozen dat buiten de punten 16a en 15b geen andere punten van de rechte gedeelten 14b en 14a bestaan die op één en dezelfde trajecto-5 rie liggen, wat gelijkwaardig daarmee is dat binnen de, tussen de tra-jectorieën 17 en 18 liggende, aan het stromingskanaalgedeelte ld toegevoegde, vlakken ten hoogste één trajectorie bestaat die in geen enkel van de daarop liggende punten een kromming vertoont.

10 .8800180

Claims (1)

1. Warmteoverdrager voor bij voorkeur vloeibare stoffen, omvat tende een aantal in hoofdzaak gelijksoortige warmteoverdrachtplaten die met een bepaalde onderlinge afstand zodanig zijn samengevoegd dat tussen elk tweetal naburige warmteoverdrachtplaten, stromingskanalen 5 ontstaan waarvan de hoogte klein is ten opzichte van de breedte en de lengte, waarbij de de stromingskanalen begrenzende oppervlakken van de warmteoverdrachtplaten, zodanig voorzien zijn van dwars, of onder een bepaalde over de breedte van de warmteoverdrachtplaten constante, of periodiek veranderende hoek, verlopende profielen, dat de profiel-10 delen van twee naburige warmteoverdrachtplaten, in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar verlopen, en dat de daardoor begrensde stromingskanalen bestaan uit een aantal van zich in de stromingsrichting periodiek herhalende stromingskanaalgedeelten met hoofdzakelijk dezelfde vorm, en dat de een dergelijk stromingskanaalgedeelte begrenzende en op een lood-15 recht ten opzichte van de geprojecteerde warmteoverdrachtplaat en evenwijdig aan de stromingsrichting liggend vlak geprojecteerde profiel-elementen, gevormd zijn door ofwel twee vloeiend in elkaar overgaande bochtgedeelten, waarvan de krommingen van gelijke of verschillende grootte zijn maar een tegengesteld teken hebben, ofwel door twee van 20 dergelijke bochtgedeelten en een recht gedeelte dat deze bochtgedeelten verbindt in de punten waar deze bochtgedeelten dezelfde helling hebben, met het kenmerk, dat de afstand (0) tussen de warmteoverdrachtplaten en de lengte van het rechte gedeelte (14a, 14b), zodanig gekozen worden dat: 25. van de trajectorieën beschouwd met betrekking tot de krommenschaar die overeenkomt met de stromingslijnen van een door de stromingskanaalgedeelten (la, lb, lc) resp. (ld) stromende wrijvingsvrije vloeistof, die trajectorieën (10) en (11) welke de punten (5) en (6) snijden waarin de beide een stromingskanaalgedeelte (la, lb, lc) be-30 grenzende en op een zich loodrecht op de geprojecteerde warmteoverdrachtplaat en evenwijdig aan de stromingsrichting uitstrekkend vlak geprojecteerde profielgedeelten vormende bochtgedeelten (2a, 2b, 2c) en (3a, 3b, 3c) vloeiend in elkaar overgaan, resp. die trajectorieën (17) en (18) welke de punten (15a) en (16b) snijden waarin het de ,8800180 -8- It boohtgedeelten (12a, 12b) in de punten (15a, 16a) waar de bocht-gedeelten (12a, 12b) dezelfde helling hebben met elkaar verbindende rechte gedeelte (14a) vloeiend aansluit aan het bochtgedeelte (12a) en waarin het de bochtgedeelten (13a, 13b) in de punten (15b, 16b) 5 waar de bochtgedeelten (13a, 13b) dezelfde helling hebben met elkaar verbindende rechte gedeelte (14b) vloeiend aansluit aan het bochtgedeelte (16b), de stromingskanaalmiddellijn (7) resp. (19) zodanig snijden dat de lengte van de stromingskanaalmiddellijn (7) resp. (19) tussen de snijpunten (8) en (9) resp. (20) en (21) gelijk is aan de 10 helft van de lengte van de stromingskanaalmiddellijn (7) resp. (19) van een stromingskanaalgedeelte (la, lb, lc) resp. (ld); en - dat tevens in het geheel van alle trajectorieën (17, 18) van een stromingskanaalgedeelte (ld) ten hoogste drie trajectorieën voorkomen die in geen enkel van de daarop liggende punten een kromming vertonen. .8800180