NL9402186A - Inrichting voor het bevorderen van warmteoverdracht tussen een plaat en een medium. - Google Patents

Description

Inrichting voor het bevorderen van warmteoverdracht tussen een plaat en een medium

Voor een sterk mogelijk warmtewisselend contact tussen een medium en een warmtegeleidende plaat, die bijvoorbeeld deel uitmaakt van een warmtewisselaar, is gewenst, dat het langs de plaat stromende medium, bijvoorbeeld een gas of een vloeistof, aan het oppervlak een turbulent stromingspatroon vertoont. Hierdoor wordt de thermische grenslaag effectief opgebroken en kan de warmteoverdrachtscoëfficiënt aanzienlijk worden verhoogd, zonder dat dit gepaard gaat met substantieel verhoogde drukverliezen.

De uitvinding verschaft met het oog op het bovenstaande een inrichting voor het bevorderen van warmteoverdracht tussen een warmtegeleidende plaat, bijvoorbeeld deel uitmakend van een warmtewisselaar, en een daar langs stromend medium, bijvoorbeeld een gas of een vloeistof, welke inrichting omvat: een zodanig in de mediumstroom te plaatsen plaat, dat de stromingsrichting evenwijdig is aan het hoofdvlak van de plaat, welke plaat lippen draagt, welke lippen elk een in hoofdzaak prismatische vorm bezitten, waarvan de hoofdrichting in hoofdzaak samenvalt met de stromingsrichting, welke plaat zodanig is geplaatst ten opzichte van de warmtegeleidende plaat, dat de lippen zich op geringe afstand daarvan uitstrekken of daarmee in contact verkeren.

Verrassenderwijze is gebleken, dat de beschreven vorm van de lippen een zeer sterke turbulente stroming kan veroorzaken, gepaard gaande met een corresponderend geringe warmteweerstand.

Bij voorkeur is de inrichting zodanig uitgevoerd dat de lippen versprongen geplaatst zijn.

Een voorkeursuitvoering vertoont de bijzonderheid dat de lippen met vloeiende overgang uit het hoofdvlak omhoog hellen en een teruggebogen vrije eindzone vertonen.

Een eenvoudige en effectieve uitvoering vertoont de bijzonderheid dat de lippen een rechthoekige vorm vertonen en met een korte zijde met de plaat verbonden zijn.

Een verrassend goede effectiviteit wordt verkregen met een uitvoering, waarin de genoemde korte zijde aan twee doorgaande gaten in de plaat aansluit, tussen welke gaten zich een gegolfd lipdeel uitstrekt. Deze structuur verzekert een zeer gemakkelijke elastische indrukbaarheid van de lippen.

Produktietechnisch eenvoudig is die uitvoering, waarin de lippen uit het hoofdvlak van de plaat gedrukt zijn.

Hiertoe kan gebruik worden gemaakt van een stansinrichting, die de lippen met behoud van één verbindingsrand van de rest van de plaat scheidt en ze uit het hoofdvlak van de plaat drukt.

Een vergroting van het turbulente karakter van de mediumstroming wordt verkregen met een uitvoering, waarin de projecties van de lippen in de stromingsrichting elkaar snijden.

De plaat volgens de uitvinding vertoont bij voorkeur de bijzonderheid dat de plaat is aangepast om te worden gepositioneerd in aangrenzende relatie met een met het medium warmtewisselend samenwerkende plaat. Bijvoorbeeld voor toepassing bij een warmtewisselaar met een aantal op afstand van elkaar gelegen warmtewisselende lamellen of vlakke, holle panelen, kunnen de platen volgens de uitvinding tussen die lagen zijn geplaatst. Het zal duidelijk zijn, dat voor een zo hoog mogelijke effectiviteit de plaat volgens de uitvinding werkzaam dient te zijn over een zo groot mogelijk deel van het warmtewisselende oppervlak.

De aandacht wordt erop gevestigd, dat bijvoorbeeld in het kader van toepassing in een warmtewisselaar van het beschreven type de lippen aan weerskanten van de plaat daarvan kunnen uitsteken.

Een specifieke uitvoering is die, waarin de plaat in hoofdzaak bestaat uit staal, bijvoorbeeld roestvast staal of verenstaal.

Voor de volledigheid wordt de aandacht erop gevestigd, dat de lippen ook afzonderlijke elementen kunnen zijn die op geschikte wijze met een plaat zijn verbonden, bijvoorbeeld door lijmen, solderen, (weerstand)lassen, met klinknagels, enz. .

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekening. Hierin tonen: figuur l een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een warmtewisselaar met een inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een met figuur 1 corresponderend aanzicht van een andere warmtewisselaar,· figuur 3 gedeeltelijk een vooraanzicht, gedeeltelijk een dwarsdoorsnede, van een warmtewisselaar in een andere uitvoering,· figuur 4 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht in de vorm van plof-aanzicht, van weer een andere warmtewisselaar met een inrichting volgens de uitvinding; figuur 5 een dwarsdoorsnede door een detail van een warmtewisselaar met inrichtingen volgens de uitvinding; figuur 6 een perspectivisch aanzicht op vergrote schaal van een deel van een inrichting volgens de uitvinding,- en figuur 7 een met figuur 6 corresponderend perspectivisch aanzicht van een voorkeursuitvoering.

Figuur 1 toont een warmtewisselaar 1 met vier door medium doorstroombare platen 2-5, die zijn aangesloten op een inlaat spruitstuk 6 en een uitlaat spruitstuk 7. De platen 2-5 zijn opgenomen in een huis 8, dat via niet getekende aansluitingen ook in een tweede mediumstroom is opgenomen voor warmtewisselend contact met het de platen 2-5 doorstromende medium.

Tussen de platen 2-5 zijn drie platen 9,10,11 volgens de uitvinding geplaatst. Deze zijn allen identiek uitgevoerd. Ze dragen zich aan weerskanten van de plaat uit het hoofdvlak van de plaat uitstekende lippen 12,13, die elk een in hoofdzaak prismatische vorm bezitten, waarvan de hoofdrichting althans min of meer samenvalt met de stromingsrichting van het langsstromende medium. Elke lip 12,13 helt met een vloeiende overgang uit het hoofdvlak van de betreffende plaat omhoog en vertoont een teruggebogen vrije eindzone. Elke lip vertoont een rechthoekige vorm en is met een korte zijde met de betreffende plaat verbonden. De lippen zijn gevormd door uitstanzen en een bewerking, waarbij de lip uit het hoofdvlak van de plaat is gedrukt.

Terwille van de duidelijkheid zijn de respectieve platen in figuur 1 (en ook in figuur 2) op enig onderlinge afstand getekend. Terwille van een goede warmteoverdracht wordt er echter de voorkeur aan gegeven, als elke lip zich in de onmiddellijke omgeving van een aangrenzende warmte geleidende plaat uitstrekt of daarmee in contact verkeert.

Figuur 2 toont een warmtewisselaar 14, waarbij, in afwijking van de uitvoering volgens figuur 1, gebruik is gemaakt van een zig-zag gevouwen holle plaat 15, tussen de lagen waarvan zich de platen 9,10,11 volgens de uitvinding uitstrekken.

Figuur 3 toont een warmtewisselaar 16, waarbij het huis 17, in afwijking van de huizen volgens de figuren 1 en 2, een cilindrische vorm bezit. Ook deze warmtewisselaar 16 omvat één zig-zag gevormde holle, voor medium doorstroombare plaat 18, tussen de lagen waarvan zich platen volgens de uitvinding uitstrekken, die met respectievelijk 19,20,21,22,23,24,25 zijn aangeduid. In deze figuur is duidelijk, dat de respectieve lippen tegen de aangrenzende vlakken van de plaat 18 drukken. De aandacht wordt er op gevestigd, dat uit deze figuur duidelijk is, dat uit deze figuur 3, duidelijker dan uit de voorgaande figuren, blijkt, dat de projecties van de lippen in de stromingsrichting elkaar snijden.

Figuur 4 toont een warmtewisselaar 26. Deze omvat één spiraalvormig opgewikkelde, via spruitstukken 26,27 voor medium doorstroombare holle plaat 28 en een daarmee opgewikkelde plaat 29 volgens de uitvinding. Terwille van de overzichtelijkheid van de tekening zijn de platen 28 en 29 als plof-aanzicht getekend.

Figuur 5 toont een deel van een warmtewisselaar 30.

Deze omvat een aantal boven elkaar geplaatste holle, voor medium doorstroombare platen 31, tussen die platen 31 geplaatste platen 32 volgens de uitvinding en binnen die platen 31 geplaatste platen 32 volgens de uitvinding.

Uit figuur 5 blijkt, dat de holle platen, ook die van de in het voorgaande beschreven warmtewisselaars, kunnen zijn uitgevoerd als dubbelwandig paneel, waarvan de huidplaten lokaal door puntlassen met elkaar zijn verbonden en door toevoer door medium onder druk in de aldus ontstane tussenruimte tot de getoonde vorm plastisch zijn vervormd. Door vooraf een plaat 32 volgens de uitvinding tussen de huidplaten 33,34 te plaatsen kan de getoonde structuur worden verkregen.

Figuur 6 toont schematisch een andere uitvoering, waarin elke lip 36,37 individueel is uitgestanst.

Figuur 7 toont een structuur, waarbij elke lip 38 een rechthoekige vorm vertoont en met een korte zijde 39 met de betreffende plaat 40 verbonden is. Aan de einden van de korte zijden sluiten twee doorgaande gaten 41,42 aan, waar tussen zich een gegolfd lipdeel 43 uitstrekt.

Claims (9)

1. Inrichting voor het bevorderen van warmteoverdracht tussen een warmtegeleidende plaat, bijvoorbeeld deel uitmakend van een warmtewisselaar, en een daar langs stromend medium, bijvoorbeeld gas of een vloeistof, welke inrichting omvat: een zodanig in de mediumstroom te plaatsen plaat, dat de stromingsrichting evenwijdig is aan het hoofdvlak van de plaat, welke plaat lippen draagt, welke lippen elk een in hoofdzaak prismatische vorm bezitten, waarvan de hoofdrichting in hoofdzaak samenvalt met de stromingsrichting, en welke plaat zodanig is geplaatst ten opzichte van de warmtegeleidende plaat, dat de lippen zich op geringe afstand daarvan uitstrekken of daarmee in contact verkeren.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de lippen versprongen geplaatst zijn.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de lippen met vloeiende overgang uit het hoofdvlak omhoog hellen en een teruggebogen vrije eindzone vertonen.

4. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de lippen een rechthoekige vorm vertonen en met een korte zijde met de plaat verbonden zijn.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarin de genoemde korte zijde aan twee doorgaande gaten in de plaat aansluit, tussen welke gaten zich een gegolfd lipdeel uitstrekt.

6. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de lippen uit het hoofdvlak van de plaat gedrukt zijn.

7. Inrichting volgens conclusie 2, waarin de projecties van de lippen in de stromingsrichting elkaar snijden.

8. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de plaat is aangepast om te worden gepositioneerd in aangrenzende relatie met een met het medium warmtewisselend samenwerkende plaat.

9. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de plaat in hoofdzaak bestaat uit staal, bijvoorbeeld roestvast staal of verenstaal.