NO166813B

NO166813B - HEAT EXCHANGER MODULE OF BURNED CERAMIC MATERIAL.

Info

Publication number: NO166813B
Application number: NO875329A
Authority: NO
Inventors: Rudolf Ganz; Otto Heinz; Heinrich Schelter
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1991-05-27
Also published as: FI84662B; EP0274695B1; ATE58231T1; ES2019087B3; DE3643749A1; IE873454L; FI875569A0; JPS63163790A; CA1305698C; NO166813C; DK670887A; DK162410B; DE3766093D1; JP2553115B2; EP0274695A1; NO875329D0; NO875329L; DK162410C; FI875569A; DK670887D0

Abstract

The module is produced from a stack of punched and laminated green ceramic cards and consists of at least two cards (2). The cards have recesses (4) which form tubular channels (5) when the cards (2) are stacked. Rings (3) are arranged between the cards as part of the tubular channels (5). <IMAGE>

Description

Oppfinnelsen vedrører en varmevekslermodul av brent keramisk materiale, fremstilt av en stabel stansede og laminerte, usintrede keramiske kort, hvilke kort har utsparinger som ved stabling av kortene danner rørformede kanaler. The invention relates to a heat exchanger module of fired ceramic material, produced from a stack of punched and laminated, unsintered ceramic cards, which cards have recesses which form tubular channels when the cards are stacked.

Varmevekslere av denne type er kjent fra DE-A 31 36 253. De fremstilles av keramiske folier eller kort hvor strømnings-kanalene er innstanset eller innpreget, idet folien eller kortene er forbundne med hverandre ved hjelp av laminerings-hjelpemidler. Den på denne måte tilveiebragte varmeveksler-blokk varmes først opp og de organiske bestanddeler gjennom-hetes. Deretter brennes blokken ved 1200-1700°C. En ulempe i denne forbindelse er det store antall ulike kortmønstre som er nødvendig for oppbyggingen av blokken, etter bearebeid-elsen av den usintrede blokk, såvel som av den brente blokk og den begrensede rengjøringsmulighet for kanalene. Oppfinnelsen har til hensikt å råde bot på disse ulemper. Varme-veksleren skal kunne fremstilles ved hjelp av et minimum av kortmønstre og kun anvendes både for partikkelladede gass-strømmer såvel som for varmeveksling mellom væske-gass og væske-væske. Heat exchangers of this type are known from DE-A 31 36 253. They are produced from ceramic foils or cards where the flow channels are punched or impressed, the foil or cards being connected to each other by means of lamination aids. The heat exchanger block provided in this way is first heated and the organic components are heated through. The block is then fired at 1200-1700°C. A disadvantage in this connection is the large number of different card patterns that are necessary for the construction of the block, after the processing of the unsintered block, as well as of the burned block and the limited cleaning possibility for the channels. The invention aims to remedy these disadvantages. The heat exchanger must be able to be produced using a minimum of short patterns and only be used both for particle-laden gas flows as well as for heat exchange between liquid-gas and liquid-liquid.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen med en varmevekslermodul som er kjennetegnet ved at det mellom kortene er anordnet ringer som omgir de rørformede kanaler. This is achieved according to the invention with a heat exchanger module which is characterized by the fact that rings are arranged between the cards which surround the tubular channels.

De fordeler som oppnås med oppfinnelsen er i hovedsaken at modulen kan oppbygges med bruk av et kortmønster. Om nød-vendig kan avtettingen av den brente modul bedres med en andre brenning og innføring av tetningsmiddel, eksempelvis silicium eller en glasur i de for det varme medium bestemte rørformede kanaler i det indre av modulen. Varmevekslermodulen egner segsærlig godt for oppbygging av varmeveksler-systemer. I denne forbindelse blir modulene hensiktsmessig satt på hverandre i søyler. Det hete medium føres ved denne anordning i rett linje gjennom den søyleformede oppbygging. Den innbyrdes avtetning mellom modulene kan etter valg skje ved hjelp av sammenklebing med organiske eller anorganiske klebemidler, mørtler, glassering o.l. Man kan imidlertid også benytte vanlige tetningselementer såsom fibersnorer, fiber-papir, O-ringer, C-tetninger, osv. Tetningsflåtene kan være strukturert eller slipt. I et varmevekslerhus kan et vilkårlig antall søyler innbygges. Det er i denne forbindelse tilstrekkelig å spenne de enkelte søyler mot et fast motlager ved hjelp av fJærelementer for kompensasjon av varmeutvid-elser. En stiv forbindelse mellom søylene er ikke nødvendig. Søylene kan imidlertid være posisjonert ved hjelp av i føringsspor i modulen innskjøvne ledeelementer. Ledeele-mentene kan være utformet slik at det kalde medium ved overgang fra en søyle til neste alltid ledes inn i det indre av modulen. Uten å endre søylekonseptet kan man ved form-giving av varmevekslerhuset endre varmevekslerens drift fra eksempelvis krysstrøm til en kryss-motstrøm. The advantages achieved with the invention are mainly that the module can be built up using a card pattern. If necessary, the sealing of the fired module can be improved with a second firing and the introduction of a sealant, for example silicon or a glaze, into the tubular channels in the interior of the module determined for the hot medium. The heat exchanger module is particularly suitable for the construction of heat exchanger systems. In this connection, the modules are suitably placed on top of each other in columns. The hot medium is guided by this device in a straight line through the columnar structure. The mutual sealing between the modules can be done by means of gluing together with organic or inorganic adhesives, mortars, glazing etc. However, you can also use ordinary sealing elements such as fiber cords, fiber paper, O-rings, C-seals, etc. The sealing rafts can be structured or ground. Any number of columns can be installed in a heat exchanger housing. In this connection, it is sufficient to tension the individual columns against a fixed counter bearing using spring elements to compensate for thermal expansion. A rigid connection between the columns is not necessary. However, the columns can be positioned by means of guide elements inserted into guide grooves in the module. The guide elements can be designed so that the cold medium is always guided into the interior of the module when transitioning from one column to the next. Without changing the column concept, by shaping the heat exchanger housing, the heat exchanger's operation can be changed from, for example, cross flow to cross counter flow.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: The invention shall be described in more detail with reference to the drawings, where:

Fig. 1 viser et grunnriss av en varmevekslermodul, Fig. 1 shows a floor plan of a heat exchanger module,

fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II i fig. 1, fig. 2 shows a section along the line II-II in fig. 1,

fig. 3 viser et varmevekslersystem, oppbygget av varmevekslermoduler ifølge fig. 2, i et snitt fig. 3 shows a heat exchanger system, made up of heat exchanger modules according to fig. 2, in an average

ifølge snittlinjen III-III i fig. 4, og according to section line III-III in fig. 4, and

fig. 4 viser et snitt etter linjen IV-IV i fig. 3. fig. 4 shows a section along the line IV-IV in fig. 3.

Varmevekslermodulen 1 består av keramiske kort 2 og keramiske ringer 3. Kortene har utsparinger 4 og ringene 3 har hensiktsmessig samme indre kontur og samme frie tverrsnitt som utsparingene 4.. Kortene 2 med utsparingene 4 og ringene 3 stables vekselvist på en slik måte at ringene 3 og utsparingene 4 danner en rettlinjet forløpende, rørformet kanal 5. På tvers av retningen til de rørformede kanaler 5 og parallelt med kortplanet danner det seg slissformede kanaler 6. Høyden i kanalene 6 kan varieres etter behov ved på hverandre legging av flere ringer 3. Perforeringen 7 ved kortkanten kan tjene til opptak av stablings-hjelpemidler, monteringshjelpe-midler 8, ledeelementer osv. The heat exchanger module 1 consists of ceramic cards 2 and ceramic rings 3. The cards have recesses 4 and the rings 3 suitably have the same inner contour and the same free cross-section as the recesses 4. The cards 2 with the recesses 4 and the rings 3 are stacked alternately in such a way that the rings 3 and the recesses 4 form a rectilinear, tubular channel 5. Across the direction of the tubular channels 5 and parallel to the card plane, slot-shaped channels 6 are formed. The height of the channels 6 can be varied as needed by stacking several rings 3. The perforation 7 at the short edge can be used to receive stacking aids, assembly aids 8, guide elements, etc.

Ved varmevekslersystemet ifølge fig. 3 og 4 er varmevekslermoduler 1 satt sammen til søyler 9. Søylene er anordnet parallelt med hverandre i et hus 12. De enkelte søyler 9 er stillingsmessig fiksert i forhold til hverandre og i forhold til huset 12 ved hjelp av monterings-hjelpemldler 8. Disse hjelpemidlene kan også være utformet som ledelementer. Mellom varmevekslermodulenel i en søyle 9 er det anordnet tetninger 11 som skal hindre at varmevekslermediene blander seg med hverandre. Endene til de enkelte søyler 9 er likeledes avtettet mot huset 12 ved hjelp av tetninger 11. For å oppfange temperaturbetingede lengdeutvidelser av søylene 9 er søylene 9 anordnet på lagerelementer 17,17' som er avtettet mot søylene 9 ved hjelp av tetninger 11 og mot huset 12 ved hjelp av tetninger 11', 13 og 14. Mens lagerelementet 17' avstøtter seg direkte mot huset 12 via tetningene 11', avstøtter lagerelementet 17 seg mot huset 12 ved hjelp av fjærer 10. Det kalde mediums strømningsretning er anvist med henvisningstallet 14 og strømningsretningen til det hete medium er anvist med henvisningstallet 16. In the heat exchanger system according to fig. 3 and 4, heat exchanger modules 1 are assembled into columns 9. The columns are arranged parallel to each other in a housing 12. The individual columns 9 are fixed in position in relation to each other and in relation to the housing 12 by means of assembly aids 8. These aids can also be designed as joint elements. Between the heat exchanger modules in a column 9, seals 11 are arranged to prevent the heat exchanger media from mixing with each other. The ends of the individual columns 9 are likewise sealed against the housing 12 by means of seals 11. In order to absorb temperature-related length expansion of the columns 9, the columns 9 are arranged on bearing elements 17,17' which are sealed against the columns 9 by means of seals 11 and against the housing 12 by means of seals 11', 13 and 14. While the bearing element 17' rests directly against the housing 12 via the seals 11', the bearing element 17 rests against the housing 12 by means of springs 10. The direction of flow of the cold medium is indicated by the reference number 14 and the flow direction of the hot medium is indicated by the reference number 16.

Claims

Heat exchanger module of fired ceramic material, produced from a stack of punched and laminated, unsintered ceramic cards, which cards have recesses which, when the cards are stacked, form tubular channels, characterized in that rings (3) are arranged between the cards (2) which surround the tubular channels (5).