NO340556B1

NO340556B1 - Anordning for varmeveksling

Info

Publication number: NO340556B1
Application number: NO20140674A
Authority: NO
Inventors: Stein Oddvar Saegrov; Otto Godeset
Original assignee: Pleat As
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2017-05-08
Also published as: IL248958B; CN106415180A; SG11201609821XA; US20170234621A1; AU2015265447B2; BR112016028016A2; AU2015265447A1; EP3149424A1; NO20140674A1; BR112016028016B1; CN106415180B; WO2015181795A1; IL248958A0; US10557670B2; ZA201607931B; EP3149424B1; DK3149424T3; SA516380371B1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et platemateriale, et element omfattende platematerialet og et modulært system omfattende et antall elementer for varmeveksling mellom fluider.

Varmevekslere benyttes i dag som standard utstyr for effektiv oppvarming eller kjøling, varmegjenvinning, kondensasjon og fordampning. Varmevekslere kan være av ulike typer og utforminger, der dette vil avhenge av hvilke type medium som skal oppvarmes eller avkjøles.

Varmevekslerens effektivitet, dvs. dens evne til å overføre varmen mellom de to medier som skal "varmeveksles", vil være svært avhengig av hvor ren overflaten til en barriere som skiller de to medier er. Ved mange applikasjoner av varmevekslere vil de benyttede medier, for eksempel sjøvann, gi en tilsmussing av barrierens overflate, grunnet biologisk begroing, avleiringer, fysiske partikler eller annet, der denne tilsmussing vil redusere varmevekslerens effektivitet betydelig over tid. Dette vil medføre at varmeveksleren etter en tids bruk, når varmeoverføringskapasiteten nærmer seg et bestemt minimumsnivå, må tas fra hverandre for å rengjøres.

Innenfor den marine bransjen eller industrien benyttes varmevekslere for kjøling av blant annet et fartøys fremdriftsmaskineri etc, der sjøvann benyttes som "kjøle-medium". Slike varmevekslere kan også benyttes ved avsalting av sjøvann, for tilveiebringelse av drikkevann etc. Her vil rengjøring av varmevekslere både være kritisk og helt essensielt for å opprettholde fartøyets nødvendige fremdriftskraft.

WO 95/30867 Al og NO 316475 Bl beskriver varmevekslerelementer og fremstilling av disse, der det er kjent at varmevekslerelementene består av en plate som brettes sammen for å danne et antall spalter, der platen avgrenser fluid som skal varmeveksles, idet hvert fluid strømmer i spalter på hver side av platen.

EP 909.928 Al omhandler en varmevekslerenhet som benyttes i forbindelse med varmegjenvinning i en bygning eller hus, der et antall sammenbrettede plater er anordnet i et hus, for slik å danne varmevekslerenheten.

GB 512.689, US 2004/0206486 Al og US 2009/0229804 Al viser ytterligere utførelser av varmevekslere og varmevekslerelementer.

US 2005/0199380 Al vedrører en luft-til-luft varmeveksler, der varmeveksleren omfatter en foldet plate av termisk ledende materiale med vekslende rygger og trau. En innsats som har en åpning, har jevne, like fingre som forløper ned i tilsvarende trau av den foldende platen, der fingrene er utformet for å danne en tettende kontakt med trauene. Dette medfører at det blir et fysisk skille mellom luften som strømmer på en side av den foldede platen og luften som strømmer på den andre siden av den foldede platen. Den ene luftstrømmen kommer fra oversiden i den ene enden og forlater spaltene på oversiden i den andre enden, mens den andre luftstrømmen passerer gjennom spaltene fra den ene enden til den andre enden.

NO 316475 Bl vedrører et element for varmeveksling mellom fluider, hvor fluidenes strømningskanaler utgjøres av spalter på hver side av et tynt, sammenbrettet platemateriale og at forholdet mellom kanalenes spaltebredde og spaltedybde er mindre enn 0,15 ganger platematerialets tykkelse.

WO 2004/065874 Al vedrører en anordning for utveksling av varme, spesielt for kjøling av forbrenningsluft til interne forbrenningsmotorer i motorkjøretøyer, der strømnings-anordninger er anordnet i et hus som omfatter minst to deler. Tverrsnittet av en første husdel er i det vesentlige U-formet, der grunnformen er lukket ved den åpne ende av den første husdelen ved hjelp av en andre, hovedsakelig plan beholderdelen. Huset omfatter videre minst en innløpflens og i det minste en utløpsflens for det andre medium på to motstående sider, mens strømningsanordningene er delt fra hverandre i det minste ett område ved hjelp av minst en rammeanordning som er anordnet i huset.

NO 334102 Bl vedrører et modulært system for varmeveksling mellom fluider, der systemet omfatter et antall åpne elementer som ved hjelp av to endeplater er forbundet med hverandre. Et åpent element ifølge den foreliggende oppfinnelsen utgjøres av et sammenbrettet og forseglet platemateriale som er anordnet i en ramme.

Felles for de ovenfor angitte publikasjoner er at de ikke viser et modulært system, omfattende et element og et platemateriale, for varmeveksling mellom fluider, hvor demontering/montering, rengjøring og/eller vedlikehold av det modulære systemet er forenklet.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen vil derfor være å søke å løse ett eller flere av de ovenfor angitte problem eller ulemper.

Ytterligere et formål ved den foreliggende oppfinnelsen vil være å tilveiebringe et platemateriale, et element og et modulært system for varmeveksling mellom fluider som er vedlikeholdsvennlig.

Disse formål oppnås med et platemateriale, et element og et modulært system for varmeveksling mellom fluider som angitt i de etterfølgende selvstendige krav, der ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremkommer av de uselvstendige krav og beskrivelsen nedenfor.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et platemateriale for varmeveksling mellom fluider, der platematerialet på egnet måte er sammenbrettet for å danne et antall spalter forløpende i det sammenbrettede platematerialets lengderetning, hvilke spalter utgjør fluidenes strømningsbaner, der spaltene for et første fluid, i ett eller flere områder av det sammenbrettede platematerialet, er lukket gjennom en forsegling, og hvor spaltene for et andre fluid, i minst ett område av platemateriale, gjennom en forsegling, er helt eller delvis åpne for fluidgjennomstrømning.

Med forsegling av en spalte ifølge foreliggende oppfinnelse skal forstås at spalten er gjort tett, slik at et fluid ikke kan strømme eller bevege seg over denne forseglingen eller tetningen. Forseglingen kan eksempelvis oppnås ved støpning, ved at det sammenbrettede platematerialets ene kortside settes ned i en form, hvoretter en masse som skal utgjøre endeforseglingen tilføres formen. Når massen har herdet, snus det sammenbrettede platematerialet, og prosessen gjentas for platematerialets andre kortside. Tilsvarende forsegling kan også foretas i andre områder av det sammenbrettede platematerialets lengderetning.

Det skal imidlertid forstås at en slik forsegling også kan oppnås på andre måter, for eksempel ved sveising, lodding etc. av spaltene.

Ved å forsegle bare de spaltene for det første fluid, mens spaltene for det andre fluid forblir helt eller delvis åpne for fluidgjennomstrømning, vil man på den ene siden oppnå at fluidene forhindres fra å sammenblandes når det sammenbrettede platemateriale er anordnet i et element ifølge den foreliggende oppfinnelsen og på den andre siden at et fluid kan dreneres ut av det sammenbrettede platematerialet, slik at tyngre partikler og konsentrat ikke blir liggende igjen i spaltene i det sammenbrettede platematerialet. Dette vil igjen medføre at det sammenbrettede platematerialet ikke i så stor grad trenger å rengjøres og vedlikeholdes.

Platematerialet kan fremstilles av ethvert egnet materiale, men er foretrukket fremstilt av titan.

Når platematerialet er sammenbrettet, vil spaltene ha en bredde og en høyde, der forholdet mellom spaltebredde og spaltehøyde foretrukket er mindre enn 0, 15.

Et platemateriale kan eksempelvis ha en lengde på 10 m og en bredde på 1 m før det blir sammenbrettet.

Når platematerialet er brettet sammen for å danne et antall spalter, vil det imidlertid være ustabilt, og det er derfor foretrukket at dette avstives.

Denne avstivning av platematerialet kan eksempelvis oppnås ved at platematerialet over i det minste en del av sin lengde og bredde er utformet med et antall pregede partier, hvilke pregede partier er adskilt fra hverandre av et upreget parti. De pregede partiene vil da danne spaltenes vegger i det sammenbrettede platematerialet, mens de upregede partiene danner bretten i platematerialet, idet platematerialet da brettes om hver av de upregede partiene.

At platematerialet preges skal forstås som at platematerialets overflate utsettes for en ekstern kraft som vil endre formen (forhøyning/forsenkning) på platematerialet. Pregingen kan være i form av kontinuerlige eller avbrutte furer eller renner, punkter eller også en kombinasjon av disse.

Det skal imidlertid forstås at avstivningen av det sammenbrettede platematerialet også kan oppnås på andre måter, for eksempel ved at det anordnes avstandselementer mellom det sammenbrettede platematerialets spalter.

De ovenfor angitte avstivningsinnretninger vil medføre at det sammenbrettede platematerialet oppnår en ønsket stivhet over hele eller deler av det sammenbrettede platematerialets overflate.

Selv om spaltene i det sammenbrettede platematerialet foretrukket er utformet som plane flater, skal det forstås at spaltene også kan utformes som delsirkler, buer eller tilsvarende.

Platematerialet i det åpne elementet utgjøres fortrinnsvis av titan eller andre egnede materialer, der platematerialet foretrukket kan ha en tykkelse på 0,4 mm-0,6 mm. Avstanden mellom hver spalte i det sammenbrettede platematerialet kan videre foretrukket være 2,5 mm-3,5 mm, mer foretrukket 2,0 mm-3,0 mm.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også et element for varmeveksling mellom fluider, hvilket element omfatter et sammenbrettet platemateriale dannende et antall spalter, der det sammenbrettede platematerialet er anordnet mellom minst en fastholdelsesplate utformet i hver av en toppdel og en bunndel. Topp- og bunndelen er videre utformet med et sentralt åpent område for mottak og anordning av det sammenbrettede platematerialet, hvor topp- og bunndelen videre på en side av det åpne sentrale området er utformet med en åpning for innløp av et fluid, for eksempel trykksatt damp og på den motsatte siden av det åpne sentrale området er utformet med en åpning for et utløp for et annet fluid, for eksempel en evaporert væske. I tillegg er topp- og bunndelen utformet med minst ett gjennomgående hull på hver side av det sentralt åpne området, det minst ene gjennomgående hull dannende et innløp for et fluid og det andre minst ene gjennomgående hull dannende et utløp for kondensert damp.

Elementets topp- og bunndel er forbundet til hverandre ved hjelp av egnede forbindelsesinnretninger, for eksempel bolter, skruer eller tilsvarende, for slik å tilveiebringe et sammenstilt element.

Et antall pakninger etc. kan videre være anordnet mellom toppdelen eller bunndelen av elementet og det sammenbrettede platematerialet og/eller mellom topp- og bunndelen av elementet.

I elementets bunndel kan det i en utførelse være utformet en kanal eller renne som forløper i bunndelens bredderetning, hvilken kanal eller renne er forbundet med ett av de gjennomgående hull i elementet. Kanalen eller rennen vil da kunne benyttes for å samle opp et fluid, for eksempel en restvæske, som er drenert ut av det sammenbrettede platematerialet, hvor denne restvæsken videre vil ledes til det gjennomgående hullet og bort fra elementet gjennom det gjennomgående hullet.

En åpne- og lukkemekanisme kan videre være tilknyttet kanalen eller rennen og det gjennomgående hullet, hvor åpne- og lukkemekanismen kan være forbundet til en kontroll- eller styreinnretning. Når det har samlet seg nok restvæske i kanalen eller rennen, vil kontroll- eller styreinnretningen besørge en åpning av åpne- og lukkemekanismen, slik at den oppsamlede restvæsken kan ledes bort fra elementet ved at det åpnes for gjennomstrømning gjennom det gjennomgående hullet. Elementet kan videre være utformet med et antall gjennomgående hull rundt sin omkrets, slik at dersom endeforseglingen eller pakningene begynner å lekke, så vil de gjennomgående hull i elementet fungere som utløp for det ene eller begge fluid som strømmer gjennom det åpne elementet, slik at disse ikke sammenblandes.

I en utførelse kan et gjennomgående hull som danner et innløp i elementet være utformet med minst en åpning, slisse, spor eller tilsvarende, tillatende et fluid å strømme ut av det gjennomgående hullet og inn i det åpne sentrale området av elementet.

For å sikre at fluidet kan strømme ut av den minst ene åpning, slisse, spor eller lignende i det gjennomgående hullet, kan det på en innside av det gjennomgående hullet være anordnet en avbøyningsanordning, der avbøyningsanordningen er slik utformet at en del av det tilførte fluidet avbøyes og ledes inn mot den minst ene åpningen, slissen, sporet i det gjennomgående hullet, mens en resterende del av det tilførte fluidet passerer gjennom avbøyningsanordningen som er anordnet i elementets gjennomgående hull.

For ytterligere å avstive det sammenbrettede platematerialet, kan det over topp-og/eller bunnrammens bredde være anordnet et antall tverrgående elementer.

For å få en riktig strømning av et fluid over elementet, kan videre en plate på egnet måte være forbundet til de tverrgående elementene, slik at fluidet "tvinges" å strømme gjennom spaltene i det åpne elementet.

Sist vedrører foreliggende oppfinnelse et modulært system for varmeveksling mellom fluider, der det modulære systemet omfatter to endeplater, hvor en av endeplatene er utformet med minst ett innløp og et utløp for fluid, der det modulære systemet omfatter et antall elementer anordnet ovenfor hverandre, en plate delende to tilliggende elementer, hvilken plate ved hver ende er utformet med en åpning, hvor åpningene er innrettet med åpningene for inn- og utløp i elementene når det modulære systemet er sammenstilt.

Antall elementer som er anordnet mellom de to endeplatene kan variere, for eksempel kan det i en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen være anordnet fire elementer mellom endeplatene, men det skal forstås at både et større og mindre antall elementer kan benyttes i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.

Ved sammenstilling av det modulære systemet for varmeveksling mellom fluid ifølge den foreliggende oppfinnelsen, vil et ønsket antall elementer anordnes liggende ovenfor hverandre mellom de to endeplatene. Endeplatene vil deretter føres mot hverandre, hvoretter egnede festeinnretninger, f.eks. bolter, skruer etc, benyttes for å sammenstille endeplatene og de mellomliggende åpne elementene.

Andre fordeler og særtrekk ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå klart fra følgende detaljerte beskrivelse, de vedføyde figurer samt de etterfølgende krav.

Den foreliggende oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til de etterfølgende figurer, hvor

Figur 1 viser et sammenbrettet platemateriale ifølge den kjente teknikk, der det sammenbrettede platematerialets ender er forseglet, Figur 2 viser en utførelse av et platemateriale ifølge den foreliggende oppfinnelsen, Figur 3 viser en alternativ utførelse av et platemateriale ifølge den foreliggende oppfinnelsen, Figur 4 en alternativ utførelses av et platemateriale ifølge den foreliggende oppfinnelsen, Figur 5 viser en alternativ utførelse av et platemateriale ifølge den foreliggende oppfinnelsen, Figur 6 viser et element ifølge den foreliggende oppfinnelsen som er i ferd med å sammenstilles, der et platemateriale ifølge en av utførelsene vist på figurene 2- 5 er anordnet i elementet, Figur 7 viser elementet ifølge figur 6 ferdig sammenstilt, samt ytterligere detaljer ved elementet, Figur 8 viser en del av et modulært system ifølge den foreliggende oppfinnelsen sammenstilt, i tverrsnitt, der det modulære systemet omfatter et antall elementer ifølge figur 6 eller 7, og Figur 9 viser et modulært system ifølge den foreliggende oppfinnelsen ferdig sammenstilt.

På figur 1 vises et platemateriale P for varmeveksling mellom to fluider ifølge kjent teknikk, der det ses at platematerialet P er sammenbrettet for å danne et antall spalter SP. Et slikt platemateriale P anordnes vanligvis i et hus eller beholder (ikke vist) utformet med ett eller flere innløp og utløp.

Spaltene SP vil danne fluidenes strømningsbaner, slik at et første fluid, for eksempel en væske, som tilføres på oversiden av og ved en ende av det sammenbrettede platematerialet P, vil kunne bevege seg mot en motsatt ende av det sammenbrettede platematerialet P. Tilsvarende vil et andre fluid, for eksempel damp, som tilføres på undersiden av og i samme ende som væsken, også kunne bevege seg mot en motsatt ende av platematerialet P. Hver av det sammenbrettede platematerialets P ender er forseglet med en endeforsegling E, slik at når det sammenbrettede platematerialet er anordnet i et hus eller en beholder, vil det fluid som strømmer på oversiden av det sammenbrettede platematerialet være isolert fra det fluid som strømmer på undersiden av det sammenbrettede platematerialet.

Når et slikt platemateriale P benyttes for varmeveksling mellom en væske og damp, vil væsken som tilføres på oversiden av platematerialet P, og som ligger i spaltene

SP, gjennom platematerialet P, komme i «termisk kontakt» med damp som tilføres på undersiden av platematerialet P, og som stiger opp i spaltene SP. Etter hvert som væsken varmes opp av dampen, vil væsken fordampe fra spaltene SP over platematerialets P lengde, hvilken fordampning er vist gjennom pilene. Ved fordampning av væsken vil imidlertid tyngre partikler og konsentrat bli liggende igjen i bunnen av spaltene SP, medførende at platematerialets P effekt reduseres betydelig over tid. Et slikt sammenbrettet platemateriale P må derfor, etter en tids bruk, når varmeoverføringskapasiteten nærmer seg et bestemt minimumsnivå, tas fra hverandre for å rengjøres.

På figur 2 vises en utførelse av et platemateriale 1 for varmeveksling av fluider ifølge den foreliggende oppfinnelsen, der platematerialet 1 er sammenbrettet for å danne et antall spalter 21, 22 i platematerialet 1. Spaltene 21 danner strømnings-baner for et første fluid, mens spaltene 22 danner strømningsbaner for et andre fluid. I hver ende av platematerialet 1 er spaltene 21 forseglet av en endeforsegling E, medførende at det første fluid ikke kan tilføres eller strømme ut gjennom platematerialets 1 kortsider. Spaltene 22 er imidlertid ikke forseglet, hvorved det andre fluid kan tilføres gjennom det sammenbrettede platematerialets 1 ene kortside, og å dreneres ut av den andre og motsatte av det sammenbrettede platematerialets 1 kortsider.

Det andre fluid, for eksempel en væske, vil da kunne tilføres til en overside av det sammenbrettede platematerialet 1 gjennom det sammenbrettede platematerialets 1 ene kortside og bevege seg mot en motsatt kortside gjennom spaltene 22, fra hvilke spalter 22 væsken også vil fordampe fra, når væsken, gjennom det sammenbrettede platematerialet 1, bringes i termisk kontakt med et første fluid, for eksempel en trykksatt damp, som befinner seg i spaltene 21.

Da spaltene 21, i begge ender av platematerialet 1, er forseglet av endeforseglingen E, vil den trykksatte dampen tilføres på en underside av platematerialet 1, slik som vist med pilen. Den trykksatte dampen vil videre, på grunn av endeforseglingen E, avbøyes og strømme mot en motsatt ende av platematerialet 1, for slik å varmeveksles med væsken som befinner seg i spaltene 21. Varmevekslingen med væsken vil medføre at størstedelen av den trykksatte dampen kondenseres. Oppsamlingen av dampen som kondenserer vil forklares nærmere i forbindelse med elementet og det modulære systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen. På en motsatt side av innføringen av den trykksatte dampen, vil endeforseglingen E av spaltene 21 medføre at kondensert damp og eventuell restdamp igjen avbøyes og tvinges ut på undersiden av det sammenbrettede platematerialet 1.

Væsken vil tilføres på samme side (dvs. gjennom den ene kortsiden) av det sammenbrettede platematerialet 1 som den trykksatte dampen ble tilført, men væsken vil kunne «strømme» i det vesentlige horisontalt inn i det sammenbrettede platematerialet 1 gjennom spaltene 22, idet spaltene 22 ikke er endeforseglet. Gjennom sin bevegelse mot den motsatte siden av tilføringen, vil en del av væsken, på grunn av varmeveksling med den trykksatte dampen fordampe, som vist med piler, hvor en restvæske, dvs. den væske som ikke har blitt fordampet over det sammenbrettede platematerialets 1 lengde, vil kunne dreneres ut av det sammenbrettede platematerialet 1 i en motsatt ende av hvor væsken ble innført, idet spaltene 22 i denne enden av det sammenbrettede platematerialet 1 heller ikke er forseglet av en endeforsegling.

Ved å utforme det sammenbrettede platematerialet 1 med bare spaltene 21 forseglet av en endeforsegling E, dvs. spaltene 21 som fører den trykksatte dampen, vil restvæsken som ikke har fordampet over det sammenbrettede platematerialets 1 lengde kunne dreneres eller tas ut i en motsatt ende av hvor væsken ble tilført, medførende at tyngre partikler og konsentrat ikke vil bli liggende igjen, eller i langt mindre grad vil bli liggende igjen i bunnen og på veggene av spaltene 22.

Gjennom en slik utforming vil ikke det sammenbrettede platematerialets 1 varmeoverføringskapasitet reduseres, eller i langt mindre grad reduseres, og behovet for rengjøring og vedlikehold vil dermed også reduseres. Dersom det sammenbrettede platematerialet 1 av en eller annen grunn likevel må rengjøres og/eller vedlikeholdes, kan dette gjøres uten å måtte demontere hele varmeveksleren. Oppvarmet væske og/eller væske med trykk kan da kjøres gjennom platematerialet 1, hvorved eventuelle tyngre partikler og/eller brine som ligger igjen i bunnen av spaltene 22 da vil fjernes.

På figur 2 vises også et tverrsnitt av endeforseglingene E, hvor det fremkommer at bare spaltene 21 i det sammenbrettede platematerialet 1 er forseglet. Spaltene 22 vil være åpne over hele det sammenbrettede platematerialets 1 lengde, slik at restvæske kan «dreneres» ut av det sammenbrettede platematerialet 1.

Spaltenes 21, 22 høyde H og bredde B er også angitt på figuren, der forholdet mellom spaltebredde B og spaltehøyde H foretrukket er mindre enn 0,15.

Figur 3 viser en alternativ utførelse av et platemateriale 1 for varmeveksling mellom fluider ifølge den foreliggende oppfinnelsen, der platematerialet 1 på tilsvarende måte som forklart i forhold til figur 2, er sammenbrettet for å danne et antall spalter 21, 22 i platematerialet 1.

Et andre fluid, for eksempel en væske, vil tilføres til en overside av det sammenbrettede platematerialet 1 gjennom det sammenbrettede platematerialets 1 ene kortside og bevege seg mot en motsatt kortside av det sammenbrettede platematerialet 1 gjennom spaltene 22. Væsken vil fordampe når væsken, gjennom platematerialet 1, bringes i kontakt med et første fluid, for eksempel en trykksatt damp, som vil strømme opp i spaltene 21 fra det sammenbrettede platematerialets 1 underside.

Spaltene 21, 22 på begge ender av det sammenbrettede platematerialet 1 er forseglet av en endeforsegling E, men i et nedre område 23 av endeforseglingen E er forseglingen av spaltene 22 fjernet, slik at væske, gjennom de åpne spaltene 22 i området 23, tillates å strømme inn i det sammenbrettede platematerialet 1 i en ende av det sammenbrettede platematerialet, og ut av det sammenbrettede platematerialet 1 i en motsatt ende.

Endeforseglingen E som ikke vises fullstendig på figuren (dvs. endeforseglingen som er lengst til høyre på figuren) vil være utformet på samme måte som endeforseglingen E som vises (dvs. endeforseglingen som er lengst til venstre på figuren).

På tilsvarende måte som forklart i forhold til figur 2, vil trykksatt damp føres inn i det sammenbrettede platematerialet 1 på en underside av det sammenbrettede platematerialet 1, slik som vist med pilen. Den trykksatte dampen vil videre avbøyes og strømme mot en motsatt ende av det sammenbrettede platematerialet 1, for slik å varmeveksles med væsken. Varmevekslingen vil medføre at størstedelen av den trykksatte dampen kondenseres. Motsatt innføringen av den trykksatte dampen vil endeforseglingen E av spaltene 21 medføre at den kondenserte dampen og eventuell restdamp igjen avbøyes og tvinges ut på undersiden av det sammenbrettede platematerialet 1.

På oversiden av det sammenbrettede platematerialet 1 vil væske kunne strømme i det vesentlige horisontalt inn i det sammenbrettede platematerialet 1 gjennom det nedre området 23 og spaltene 22, da spaltene 22 ikke er endeforseglet. Gjennom sin bevegelse mot den motsatte siden av platematerialet 1 vil en del av væsken fordampe, som vist med piler, hvor en restvæske, dvs. den væske som ikke har blitt fordampet over det sammenbrettede platematerialets 1 lengde, vil kunne dreneres ut av det sammenbrettede platematerialet 1 i en motsatt ende av hvor væsken ble innført, gjennom det nedre området 23, idet forseglingen av spaltene 22 i det nedre området 23 er fjernet.

Ved å utforme endeforseglingen E med et nedre område 23, hvor spaltene 22 som fører væsken ikke er forseglet, vil restvæsken som ikke har fordampet over det sammenbrettede platematerialets 1 lengde kunne dreneres eller tas ut i en motsatt ende av hvor væsken ble tilført, medførende at tyngre partikler og konsentrat ikke vil bli liggende igjen eller i langt mindre grad vil bli liggende igjen i bunnen og/eller på veggene av spaltene 22.

Gjennom en slik utforming vil ikke det sammenbrettede platematerialet miste varmeoverføringskapasiteten, og behovet for rengjøring og vedlikehold reduseres. Dersom det sammenbrettede platematerialet 1 av en eller annen grunn likevel må rengjøres og/eller vedlikeholdes, kan dette gjøres uten å demontere hele varmeveksleren. Oppvarmet væske eller væske med trykk kan kjøres gjennom det sammenbrettede platematerialet 1, hvorved eventuelle tyngre partikler og/eller konsentrat som ligger igjen i bunnen eller på veggene av spaltene 22 da vil fjernes.

På figuren vises også et tverrsnitt av endeforseglingene E, der det fremkommer at i området 23 er spaltene 21 forseglet, mens spaltene 22 er åpne, slik at væsken kan dreneres ut av det sammenbrettede platematerialet 1 gjennom området 23. Over resten av endeforseglingen E vil også spaltene 22 være forseglet.

Figur 4 viser ytterligere en alternativ utførelse av et platemateriale 1 ifølge den foreliggende oppfinnelsen, der platematerialet 1 er sammenbrettet for å danne et antall spalter 21, 22 i platematerialet 1.

I denne utførelsen vil spaltene 21, 22 i en ende av det sammenbrettede platematerialet 1, dvs. enden som er lengst til høyre på figuren, være endeforseglet E. I en motsatt ende, dvs. enden som er lengst til venstre på figuren, vil spaltene 21, 22 være forseglet av en endeforsegling E. I et nedre område 23 av endeforseglingen E vil forseglingen av spaltene 22 være fjernet, slik som forklart i forhold til figur 3, slik at et fluid, for eksempel en væske, gjennom området 23, kan dreneres ut av det sammenbrettede platematerialet 1.

Væske vil tilføres til en overside av det sammenbrettede platematerialet 1, slik som vist med pilen. Væsken vil da avbøyes av endeforseglingen E og bevege seg i det sammenbrettede platematerialets 1 lengderetning, mot en motsatt ende. Over det sammenbrettede platematerialets 1 lengde vil væsken fordampe, som vist med piler, på grunn av varmeveksling med et andre fluid, for eksempel en trykksatt damp. En restvæske, som ikke har fordampet, vil da kunne dreneres på en motsatt ende av hvor væsken ble tilført, gjennom det nedre området 23 av endeforseglingen E, idet spaltene 22 i det nedre området 23 er åpne.

Den trykksatte dampen vil tilføres det sammenbrettede platematerialet 1 på samme side av det sammenbrettede platematerialet 1 som væsken, men på en underside av det sammenbrettede platematerialet 1, slik som vist med pilen. På grunn av endeforseglingen E vil den trykksatte dampen avbøyes og strømme mot en motsatt ende av det sammenbrettede platematerialet 1.1 den motsatte enden av det sammenbrettede platematerialet 1 vil endeforseglingen E igjen avbøye den trykksatte dampen, som nå på grunn av varmevekslingen med væsken, har blitt til kondensert damp og eventuelt noe restdamp, og tvinge den kondenserte dampen og restdampen ut på undersiden av det sammenbrettede platematerialet 1.

Figur 5 viser en alternativ utførelse av et platemateriale 1 ifølge den foreliggende oppfinnelsen, der platematerialet 1 er sammenbrettet for å danne et antall spalter 21, 22 forløpende i platematerialets 1 lengderetning. Et andre fluid, for eksempel en væske, vil da kunne tilføres på det sammenbrettede platematerialets 1 overside, for eksempel i et område i nærheten av det sammenbrettede platematerialets 1 ene kortside, og hvor væsken da vil kunne bevege seg mot en motsatt kortside av det sammenbrettede platematerialet 1. Væsken vil under sin bevegelse i det sammenbrettede platematerialets 1 lengderetning også fordampe fra spaltene 22 gjennom at væsken bringes i kontakt med et andre fluid, for eksempel en trykksatt damp, som tilføres på det sammenbrettede platematerialets 1 underside.

Det sammenbrettede platematerialet 1 er i begge sine ender forseglet av en endeforsegling E, slik forseglende spaltene 21, 22. Spaltene 21 er imidlertid også forseglet med ytterligere en forsegling X mellom endeforseglingene E, der forseglingen X eksempelvis kan forløpe 3-7 cm i det sammenbrettede platematerialets 1 lengderetning.

Et nedre område 23 av forseglingen X er imidlertid fjernet, tilsvarende som forklart i forhold til endeforseglingen på figur 3, slik at spaltene 21 er forseglet, mens spaltene 22 er åpne.

I denne utførelsen vil et andre fluid, for eksempel en væske, tilføres til en overside av det sammenbrettede platematerialet 1, slik som vist med pilen. Væsken vil da avbøyes av endeforseglingen E og bevege seg i det sammenbrettede platematerialets 1 lengderetning, mot en motsatt ende. Da væsken bringes i kontakt med et første fluid, for eksempel en trykksatt damp, vil væsken fordampe over det sammenbrettede platematerialets 1 lengde, som vist med piler. En restvæske, som ikke har fordampet, vil da kunne dreneres ut av forseglingen X, på tvers av platematerialets 1 lengderetning, gjennom det nedre området 23 av forseglingen X, idet spaltene 22 i det nedre området 23 er åpne.

Den trykksatte dampen vil tilføres det sammenbrettede platematerialet 1 på samme side av det sammenbrettede platematerialet 1 som væsken, men på en underside av det sammenbrettede platematerialet 1, slik som vist med pilen. På grunn av endeforseglingen E vil den trykksatte dampen avbøyes og strømme mot en motsatt ende av platematerialet 1. Ved forseglingen X vil den trykksatte dampen og noe kondensert væske igjen avbøyes og ledes rundt forseglingen X, for igjen å kunne fordampes nedstrøms forseglingen X. I den motsatte enden av det sammenbrettede platematerialet 1 vil endeforseglingen E igjen avbøye den trykksatte dampen, som nå på grunn av varmevekslingen med væsken, har blitt kondensert damp og eventuelt noe restdamp, og tvinge den kondenserte dampen og restdampen ut på undersiden av det sammenbrettede platematerialet 1.

Selv om utførelsen på figur 5 vises med tre forseglinger E, X, vil en fagmann forstå at den ene endeforsegling E kan utelates i en slik utførelse, men hvor forseglingen X da må anordnes nærmere en ende av det sammenbrettede platematerialet 1, slik at væsken og den trykksatte dampen vil ha en tilstrekkelig lengde på å varmeveksles med hverandre, for å oppnå best mulig varmeoverføring. Alternativt kan en eller begge endeforseglingene E erstattes av en endeforsegling E som vist i utførelsen på figur 3.

Figur 6 viser et element 3 for varmeveksling mellom fluider ifølge den foreliggende oppfinnelsen, der elementet 3 er i ferd med å sammenstilles. Et antall slike elementer 3 for varmeveksling mellom fluider kan sammenstilles i et modulært system 16, slik som vist på figurer 8 og 9.

Elementet 3 for varmeveksling mellom fluider omfatter en toppdel 4 og en bunndel 5, hvor det rundt topp- og bunndelens 4, 5 omkrets er tilveiebrakt et antall forbindelseselementer 6 utformet med gjennomgående hull, slik at topp- og bunndelen 4, 5 kan forbindes til hverandre ved hjelp av bolt, mutter, skruer eller tilsvarende 7. Ett av disse forbindelseselementene 6 kan være utformet som et håndtak, slik at håndtering av elementet 3 underlettes.

Mellom topp- og bunndelen 4, 5 kan det være anordnet en eller flere pakninger (ikke vist).

Elementets 3 topp- og bunndel 4, 5 er utformet med et åpent sentralt område 8, der det åpne sentrale området 8 er tilpasset for å motta det sammenbrettede platematerialet 1. Det åpne sentrale området 8 vil videre ha en noe større lengde enn det sammenbrettede platematerialet 1, blant annet for å kunne tilføre et fluid, for eksempel en væske, til det sammenbrettede platematerialets 1 ene ende og for å kunne tillate at en restvæske som blir igjen etter at væsken har blitt varmevekslet med et andre fluid, for eksempel en trykksatt damp, kan dreneres ut av det sammenbrettede platematerialet 1.

Topp- og bunndelen 4, 5 er videre på en side av det åpne sentrale området 8 utformet med en åpning 9 for innløp av trykksatt damp og på den motsatte siden utformet med en åpning 10 for evaporert fluid. Det evaporerte fluidet vil da kunne strømme inn i åpningen 10 over en vegg 11 i toppdelen 4, der veggen 11 er noe lavere enn toppdelens 4 ramme. Videre vil topp- og bunndelen 4, 5 være utformet med gjennomgående hull 13, 14, 15, 16, hvilke gjennomgående hull 13, 14, 15, 16 vil flukte med hverandre når elementet er sammenstilt.

Bunndelen 5 er mellom det åpne sentrale åpne området 8 og åpningen 9 utformet med en kanal eller renne 12 som forløper i elementets 3 bredderetning, i hvilken kanal eller renne 12 en restvæske fra det sammenbrettede platematerialet 1 vil renne ned i når restvæsken strømmer ut av det sammenbrettede platematerialet 1. Lengden av kanalen eller rennen 12 vil i det vesentlige tilsvare bredden av det sammenbrettede platematerialet 1.

Kanalen eller rennen 12 er videre forbundet med et gjennomgående hull 13 i bunnrammen 5, slik at restvæsken kan renne ned i det gjennomgående hullet 13 og transporteres vekk fra elementet 3. Tilsvarende gjennomgående hull 13 er utformet i toppdelen 4.

I forbindelse med kanalen eller rennen 12 og det gjennomgående hullet 13 er det anordnet en åpne- og lukkemekanisme (ikke vist), for eksempel en ventil, klaff eller lignende, hvor åpne- og lukkemekanismen er forbundet med en kontroll- eller styre innretning (ikke vist) som vil åpne for utstrømning av restvæsken fra kanalen eller rennen 12 og inn i det gjennomgående hullet 13. Åpne- og lukkemekanismen er i utgangspunktet lukket, og vil åpnes ved behov, for eksempel når en viss mengde av restvæske har blitt oppsamlet. En fagmann vil vite hvordan dette kan gjøres, og dette beskrives derfor ikke videre heri.

Toppdelen 4 er også utformet med et gjennomgående hull 14, der dette gjennomgående hullet 14 danner et innløp for væsken som skal varmeveksles med den trykksatte dampen. Det gjennomgående hullet 14 er videre utformet med en åpning, slisse eller tilsvarende 18, for å tillate at væsken kan strømme inn i det åpne sentrale området 8 og deretter inn i det sammenbrettede platematerialets 1 spalter 22. Væsken vil imidlertid tilføres til elementet 1 gjennom et gjennomgående hull 15. Det gjennomgående hullet 14 vil da være forbundet til det gjennomgående hullet

15 gjennom et rør 231 eller tilsvarende.

Rundt toppdelens 4 omkrets er det utformet et spor 17, i hvilket spor 17 en pakning (ikke vist) kan anordnes. En slik pakning vil tette mellom to over hverandre anordnede elementer 3 i det modulære systemet for varmeveksling mellom to fluider, slik som vist på figur 8 og 9.

Figur 7 viser elementet 3 ifølge figur 5 sammenstilt. For å tilføre en væske på oversiden av det sammenbrettede platematerialet 1, benyttes det gjennomgående hullet 15. Det gjennomgående hullet 15 vil da være forbundet til det gjennomgående hullet 14 gjennom et rør 231. Væske vil da kunne pumpes opp gjennom det gjennomgående hullet 15, og videre til det gjennomgående hullet 14, for der å tillates å strømme nedover det gjennomgående hullet 14. Som det fremkommer av figuren, er det gjennomgående hullet 14 utformet med minst en åpning, slisse eller tilsvarende 18, hvilken minst ene åpning 18 vil tillate at væske som strømmer nedover det gjennomgående hullet 14 også kan strømme ut av det gjennomgående hullet 14 og inn i det åpne sentrale området 8 av elementet 3, for slik å ledes inn i det sammenbrettede platematerialets 1 spalter 22.

En avbøyningsanordning 19 er videre anordnet på en innside av det gjennomgående hullet 14. Avbøyningsanordningen 19 er utformet slik at en del av den væsken som renner nedover det gjennomgående hullet vil avbøyes mot den minst ene åpningen 18, mens en resterende del av væsken føres nedover det gjennomgående hullet 14.

Figur 8 viser et modulært system 24 ifølge den foreliggende oppfinnelsen, sett i tverrsnitt, der det modulære systemet 24 omfatter tre elementer 3 som er stablet over hverandre, for slik å danne en komplett varmevekslerenhet.

Mellom to tilliggende elementer 3 for varmeveksling mellom fluider er det anordnet en plate 25. Platen 25 er ut mot hver ende utformet med en åpning 26, hvor åpningene 26 er innrettet med åpningene 9, 10 i elementene 3. Åpningene 9, 26 vil da danne et innløp for et første fluid, hvilket fluid eksempelvis kan være trykksatt damp, mens åpningene 10, 26 da vil danne et utløp for evaporert fluid. Platen 25 er også utformet med et antall gjennomgående hull 13', 14', 15', 16' (bare det gjennomgående hull 14', 15' ses), hvilke gjennomgående hull 13', 14', 15', 16' vil være innrettet med de gjennomgående hullene 13, 14, 15, 16 i elementene 3 når det modulære systemet er sammenstilt.

Som det fremkommer av figuren, vil trykksatt damp tilføres det modulære systemet 24 gjennom åpningene 9, 26 og fra en underside av det modulære systemet 24, slik at den trykksatte dampen vil stige oppover.

Den trykksatte dampen vil deretter tillates å strømme inn på en underside av hvert element 3, ved at det er tilveiebrakt en åpning Å mellom elementet 3 for varmeveksling mellom fluider og den underliggende platen 25.

En eller flere pakninger er anordnet mellom en overliggende plate 25 og det nærmeste underliggende element 3 for varmeveksling mellom fluider, for slik å danne en tett forbindelse mellom disse, hvilket medfører at evaporert fluid fra det ene elementet 3 for varmeveksling mellom fluider ikke vil kunne strømme opp i det overliggende elementet 3 for varmeveksling mellom fluider.

Væske vil tilføres elementene 3 for varmeveksling mellom fluider i det modulære systemet 24 gjennom å pumpes opp gjennom de gjennomgående hullene 15 i elementene 3 for varmeveksling mellom fluider, til det elementet 3 for varmeveksling mellom fluider som er anordnet øverst i det modulære systemet 24. Det gjennomgående hullet 15 er da forbundet til det gjennomgående hullet 14 gjennom røret 231, slik at væsken føres inn i det gjennomgående hullet 14. Som beskrevet i forhold til figur 6 og 7, er det gjennomgående hullet 14 i hvert element 3 utformet med minst en åpning 18, slisse eller tilsvarende, hvorved den minst ene åpningen 18 sammen med avbøyningsanordningen 19 som er anordnet i det gjennomgående hullet 14 vil lede en del av den tilførte væsken inn i det åpne sentrale området 8 i dette elementet 3. Væsken vil da kunne beveges inn i spaltene 22 i det sammenbrettede platematerialet 1.

Avbøyningsanordningen 19 vil imidlertid være slik utformet at en del tilført væske slipper gjennom denne, slik at væske kan renne nedover i det gjennomgående hullet 14, til neste element 3, og videre derifra til atter et neste element 3, hvor avbøyningsanordningen 19 og åpningen 18 i hvert element 3 vil besørge at væske også tilføres disse elementene 3.

Som forklart i forbindelse med figurene 2-5, vil væske og trykksatt damp varmeveksles med hverandre over det sammenbrettede platematerialets 1 lengde, hvor evaporert fluid fra hvert element 3 vil strømme ut til åpningen 10, for deretter å føres samlet til en trykkøkende anordning, for eksempel en vifte, en kompressor eller tilsvarende (ikke vist) for igjen å trykksette det evaporerte fluid og deretter å tilføre denne trykksatte dampen tilbake til åpningen 9, 26, for slik å starte en ny «varmevekslingsprosess». Restvæsken vil dreneres ut av hvert element 3 som forklart i forbindelse med figurene 6-7 og vil tas ut av det modulære systemet, i bunnen av dette, på egnet måte, for eksempel gjennom en rørledning som er forbundet til en nedre endeplaten 29. Den trykksatte dampen vil, gjennom varmevekslingen med væsken over det sammenbrettede elementets 1 lengde kondenseres, og vil kunne ledes ut av hvert element 3 gjennom det gjennomgående hull 16 i elementene 3, for slik å samles ved den nederste platen 25 i det modulære systemet. En rørledning som er forbundet til den nedre endeplaten 29 vil da kunne transportere vekk den kondenserte dampen.

På figur 9 ses det modulære systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen montert i en ramme R, der det ses at den øvre endeplaten 28 er utformet med to åpninger eller hull for å kunne tilføre væske til elementene 3, slik som beskrevet i forhold til figurene 6-8. Det ses videre at den nedre endeplaten 29 er utformet med et antall åpninger eller hull for uttak av restvæske og kondensert damp og sirkulasjon av trykksatt damp og evaporert fluid, idet åpningene eller hullene er forbundet til rørledninger 31, 32 og rørstusser 30 for tilkobling til en trykkøkende anordning, for eksempel en vifte, kompressor eller tilsvarende.

Oppfinnelsen er nå forklart med et ikke begrensende utførelseseksempel. En fagmann vil imidlertid forstå at det kan utføres en rekke variasjoner og modifikasjoner av det modulære systemet for varmeveksling mellom fluider, elementet og det sammenbrettede platematerialet som beskrevet innenfor rammen av oppfinnelsen, slik den er definert i de vedføyde krav.

Claims

1. Platemateriale (1) for varmeveksling mellom væske og damp, der væsken fordampes og dampen kondenseres over en lengde av platematerialet (1), hvilket platemateriale (1) er sammenbrettet for å danne et antall spalter (21, 22) forløpende i platematerialets (1) lengderetning, der det sammenfoldede platematerialet (1) er anordnet horisontalt, der væsken tilføres til en overside av det sammenbrettede platematerialet (1) og dampen tilføres til en underside av det sammenbrettede platematerialet (1), hvilke spalter (21, 22) utgjør væskens og dampens strømningsbaner, der spaltene (22) for væsken er lukket i bunn og spaltene (21) for dampen er lukket i topp, der spaltene (21) for dampen, ved hver ende av det sammenbrettede platematerialet (1) er forseglet med en endeforsegling (E), hvorved spaltene (21) for dampen dermed er lukket for gjennomstrømning av dampen gjennom endeforseglingene (E), mens spaltene (22) for væsken, gjennom i det minste en forsegling (E, X) er helt eller delvis åpne for drenering av en restvæske som ikke har fordampet over lengden av det sammenfoldede platematerialet (1).

2. Platemateriale ifølge krav 1,karakterisert vedat platematerialet (1) er fremstilt i titan.

3. Platemateriale ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat forholdet mellom spaltebredde og spaltedybde er mindre enn 0,15.

4. Platemateriale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat vegger i spaltene (21, 22) er utformet som plane flater, delsirkler, buer eller tilsvarende.

5. Et element (3) for varmeveksling mellom fluider, hvilket element (3) omfatter et sammenbrettet platemateriale (1) dannende et antall spalter (21, 22), der det sammenbrettede platematerialet (1) er anordnet mellom minst en fastholdelsesflate utformet i hver av en toppdel (4) og en bunndel (5), hvor topp- og bunndelen (4, 5) er utformet med et sentralt åpent område (8) for mottak av det sammenbrettede platematerialet (1), hvor topp- og bunndelen (4, 5) videre på en side av det sentralt åpne området (8) er utformet med en åpning (9) for innløp av trykksatt damp (S) og på den motsatte siden er utformet med en åpning (10) for et utløp for evaporert fluid, hvor topp- og bunndelen (4, 5) videre er utformet med minst ett gjennomgående hull (13, 14) på hver side av det sentralt åpne området (8), det minst ene gjennomgående hull (14) dannende et innløp for et fluid og det andre minst ene gjennomgående hull (13) dannende et utløp for restvæske.

6. Element ifølge krav 5,karakterisert vedat det i bunndelen (5) er utformet en kanal (12) som forløper i platematerialets (1) br edder etning, hvilken kanal (12) er forbundet med det gjennomgående hullet (13).

7. Element ifølge krav 5,karakterisert vedat topp- og bunndelen (4, 5) er forbundet til hverandre ved festeinnretninger (6, 7).

8. Element ifølge krav 5,karakterisert vedat det i toppdelen er utformet en kanal (17), hvilken kanal (17) forbinder de gjennomgående hull (14, 16).

9. Element ifølge krav 5,karakterisert vedat det i det gjennomgående hullet (14) er anordnet en avbøyningsanordning (18) for et fluid.

10. Element ifølge krav 1 eller 9,karakterisert vedat en åpning (15) er tilveiebrakt i det gjennomgående hullet (14).

11. Element ifølge krav 5,karakterisert vedat det i tilknytning til det gjennomgående hullet (13) og kanalen (12) er anordnet en åpne- og lukkemekanisme.

12. Modulært system (16) for varmeveksling mellom fluider omfattende to endeplater, hvor en av endeplatene er utformet med minst ett innløp og et utløp for fluid, der det modulære systemet (16) omfatter et antall elementer (3) ifølge ett eller flere av kravene 5-11 stablet ovenfor hverandre, en plate (25) avdelende to tilliggende elementer, hvilken plate (25) ved hver sin ende er utformet med en åpning, hvor åpningene er innrettet med åpningene for inn- og utløp i elementene når det modulære systemet er sammenstilt.

13. Modulært system ifølge krav 12,karakterisert vedat det modulære systemet er tilkoblet en trykkøkende anordning, for eksempel en vifte, kompressor eller tilsvarende.