NO342760B1 - Varmevekslerkjerne - Google Patents

Varmevekslerkjerne Download PDF

Info

Publication number
NO342760B1
NO342760B1 NO20055787A NO20055787A NO342760B1 NO 342760 B1 NO342760 B1 NO 342760B1 NO 20055787 A NO20055787 A NO 20055787A NO 20055787 A NO20055787 A NO 20055787A NO 342760 B1 NO342760 B1 NO 342760B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
plates
heat exchanger
small
group
openings
Prior art date
Application number
NO20055787A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20055787D0 (no
NO20055787L (no
Inventor
Anthony Matthew Johnston
Original Assignee
Meggitt Uk Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meggitt Uk Ltd filed Critical Meggitt Uk Ltd
Publication of NO20055787D0 publication Critical patent/NO20055787D0/no
Publication of NO20055787L publication Critical patent/NO20055787L/no
Publication of NO342760B1 publication Critical patent/NO342760B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/02Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the heat-exchange media travelling at an angle to one another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00Heat exchange conduits
    • F28F2210/02Heat exchange conduits with particular branching, e.g. fractal conduit arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/06Fastening; Joining by welding
    • F28F2275/061Fastening; Joining by welding by diffusion bonding

Abstract

En varmevekslerkjerne som inkorporerer diffusjonssammenføyde plater og varmevekslere som inkorporerer en slik kjerne er vist. Varmevekslerkjernen omfatter første og andre grupper av interfolierte plater som er arrangert for henholdvis å bære første og andre varmevekslerfluider, og hver av platene i hver gruppe er dannet i én av dets flater med tretti eller flere småplater, av hvilke hver er satt sammen av en gruppe parallelle kanaler. Åpninger strekker seg gjennom den første og andre gruppen av plater for å føre det første og andre varmevekslerfluidet til og fra småplatene, og fordelingskanaler forbinder motsatte ender av hver småplate i hver av platene til tilknyttede/ledsagende åpninger. Fordelingskanalene som er tilknyttet hver av småplatene i platene av den første gruppen er oppstilt i et kryssende forhold med fordelingskanalene som er tilknyttet de respektive småplatene i platene av den andre gruppen hvormed hver av småplatene i platene av den første gruppen er lokalisert i varmeveksler sidestilling med henholdvis én av småplatene i platene av den andre gruppen.

Description

VARMEVEKSLERKJERNE
Område for oppfinnelsen
Denne oppfinnelsen vedrører en varmevekslerkjerne av en type som er laget av en flerhet av sammenføyde plater, med kanaler for varmevekslerfluider (dvs. væsker og/eller gasser) som dannes innenfor minst noen av platene.
Bakgrunn for oppfinnelsen
Varmevekslerkjerner av den typen som den foreliggende oppfinnelse angår, noen ganger referert til som trykte kretsvarmeveksler(«PCHE»)kjerner, ble opprinnelig utviklet av foreliggende oppfinner tidlig på 1980-tallet, og har vært i kommersiell produksjon siden 1985. PCHE-kjernene lages normalt ved etsing (eller «kjemisk fresing») av kanaler som har de påkrevde formene og profilene på en overflate av individuelle plater, og ved å stable og diffusjonssammenføye platene for å danne kjerner som har dimensjoner påkrevd for de spesifikke applikasjonene.
Selv om plate- og kanaldimensjoner kan varieres vesentlig for å imøtekomme, for eksempel forskjellige belastnings-, miljø-, funksjons- og ytelseskrav, kan platene typisk lages av en varmeresistent legering, slik som rustfritt stål og ha dimensjonene: 600 mm bred x 1200 mm lang x 1,6 mm tykk. De individuelle kanalene i de respektive platene kan typisk ha et semisirkulært tverrsnitt og en radiell dybde i størrelsesorden 1,0 mm.
Samlerør monteres til kjernene for innmating av fluider til og fra de respektive gruppene av kanalene i kjernene og, avhengig av for eksempel funksjonskrav og kanalåpningsarrangement, samlerørene kan kobles til hvilke som helst av to eller flere av kjernenes seks sider og flater.
Design av PCHE-kjerner, eller mer spesifikt, varmevekslere som inkorporerer slike kjerner, krever forlik mellom et antall (noen ganger motstridene) betraktninger som, i konteksten av den foreliggende oppfinnelsen, inkluderer følgende: 1. Oppnå påkrevd termisk effektivitet (grensetemperaturer) innenfor tillatte trykk-fall,
2. Minimalisere størrelsen og/eller massen til varmeveksleren, og
3. Konfigurere en passende form for kjernen og/eller åpningsarrangement for gruppene av kanaler på en måte som forenkler hensiktsmessig forbindelse av varmevekslerfluider ved brukav konvensjonelle rør/koblings-arrangement.
I forskningstilnærmelser som kan gjøres for å imøtekomme disse kravene har om-talte oppfinner nylig slått fast at, for å oppnå minimering av påkrevd varmeveksler-areal for å møte spesifikke belastningskrav i et gitt tilfelle, er det nødvendig å tilveiebringe platekanaler som har mye slyngning.
Kanaler konfigurert langsmed sine lengder for å tilveiebringe mye slyngning, må imidlertid lages kortere enn de som har mindre slyngning for å imøtekomme trykk-tapsbeg rensninger.
Forkorting av kanalene vil normalt ikke utgjøre et betydelig problem for kryssflytende varmevekslere. Det vil imidlertid føre til en reduksjon i varmeveksler/plateareal-utnyttelse for de vanligere samstrømnings- og motstrømningsvarme-vekslere som uunngåelig har minst noen plater (typisk mellom 50% og 100% av det totale antallet plater), som effektivt inkorporerer kryssflytende kanaler for å dirigere innløps- og utløpsstrøm av fluid til og fra ortogonalt utstrekkende samstrømnings- eller motstrømningsfluidkanaler. Det vil si, dersom lengden av samstrømnings- eller motstrømningskanaler skulle reduseres, ville platenes arealer okkupert av kryssflytende kanaler måtte økes relativt til arealet okkupert av samstrømnings- eller motstrømningskanalene. Dette ville føre til behovet for plater som har større lengde-til-breddeforhold dersom de vanligere arealforholdene skulle bevares og, gitt behovet for kortere kanaler, til det logiske behovet for mindre plater enn de som vanligvis brukes i PCHE-kjernene.
Dette vil igjen føre til problemer med forbindelse av varmevekslerfluider som bru-ker konvensjonell rør/koblings-arrangement.
Ytterligere kjent teknikk fremkommer i dokumentene:
- US 4665975 A - US 4763488 A - FR 2681419 Al - US 2002/192531 Al
Sammendrag av oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelsen søker å forene de ovenfor nevnte motstridende kravene ved å tilveiebringe en varmevekslerkjerne som omfatter første og andre grupper av interfolierte plater som er arrangert henholdsvis for å bære første og andre varmevekslerfluider. Platene sammenføyes til hverandre og hver plate i hver gruppe dannes ved at minst én av dets flater med minst tre småplater, hver av hvilke er sammensatt av en gruppe parallelle kanaler. Åpninger strekker seg gjennom de første og andre gruppene av plater for å føre de første og andre varmevekslerfluider til og fra småplatene, og fordelingskanaler forbinder de motsatte endene av hver småplate i hver av platene assosiert med åpningene. Fordelingskanalene assosiert med hver av småplatene i platene av den første gruppen plasseres i et kryssforhold med fordelingskanalene assosiert med de respektive småplatene i platene av den andre gruppen, hvormed hver av småplatene i platene av den første gruppen er lokalisert i varmevekslersidestilling med en respektiv en av småplatene i platene av den andre gruppen.
Når det angis at fordelingskanalene assosiert med hver av småplatene i platene av den første gruppen plasseres i «kryssforhold» med fordelingskanalene assosiert med de respektive småplatene av småplatene i platene av den andre gruppen, er det ment at de respektive fordelingskanalene «krysser» hverandre uten kommuni-kasjon. I oppfinnelsens kontekst er det således ment at ordet «kryssende» skal leses i oppfatningen av «passere over» og ikke som i oppfatningen av «passere gjennom» hverandre.
I det ovenfor definerte kjernearrangementet er en gruppe småplater tilveiebrakt i hver av flerheten av hensiktsmessige størrelser større plater. Lengden på hver småplate kan velges for å forenkle et høyt slyngingsnivå i de parallelle kanalene som utgjør småplaten, og således tilveiebringe optimalisering av platens varme-vekslerareal.
Valgfrie aspekter av oppfinnelsen
Varmevekslerkjernen kan lages for å sørge for varmeveksling mellom tre eller flere fluider, med minst noen av platene i hver gruppe anordnet for å bære mer enn ett fluid. For mange, om ikke de fleste bruksområder ifølge oppfinnelsen, vil imidlertid varmevekslerkjernen sørge for varmeveksling mellom kun det første og det andre varmevekslerfluidet.
Minst noen av platene i den ene eller den andre av de to gruppene av plater kan dannes med småplater på begge flater. I dette tilfellet må imidlertid også av-standsplater være interfolierte med platene i kjernen for å forhindre kontakt mellom forskjellige varmevekslerfluider. Imidlertid er det ønskelig at hver av disse platene i hver gruppe dannes i bare én av dets flater med småplatene.
Hver av kanalene innenfor de multiple gruppene av kanaler som danner småplatene kan lages slik at de påføres en slynging for (dvs. for å danne en kroket vei for) fluidstrømningen langs kanalen. Dette kan oppnås på forskjellige måter, én av hvilke involverer dannelse av hver kanal som følger en sik-sak-vei. Med kanaler dannet på denne måten vil uttrykket «parallelle kanaler» bli forstått som å dekke et arrangement av kanaler, i hvilke de midlere veiene av kanalene ligger parallelt med hverandre.
Selv om, som tidligere indikert, hver plate bærer minimum tre småplater, vil det typisk være mellom tre og tretti småplater på hver av platene.
Videre kan småplatene rekkes opp i to kolonner, og i et slikt tilfelle kan det være totalt mellom seks og seksti småplater på hver plate.
Kanalene innenfor hver av småplatene kan dannes for å strekke seg i platenes lengderetning, i hvilket tilfelle åpningene vil være opprekket over topp- og bunn-kantdeler av platene. Imidlertid er det ønskelig at kanalene dannes for å strekke seg på tvers over platene, med åpningene opprekket langsmed sidekantdelene av platene.
I det tilfellet hvor gruppen av parallelle kanaler er opprekket i to kolonner, som indikert ovenfor som en mulighet, kan åpningene være opprekket i platenes lengderetning i fire kolonner. Alternativt, dersom en sentral rekke av åpningene anven-des for å tjene motsatt utstrekkende grupper av parallelle kanaler, vil åpningene være opprekket i platenes lengderetning i tre kolonner.
Åpningene kan lages som aperturer, og alle åpningene kan i sin helhet lokaliseres innenfor plategrensene.
I tilfellet hvor åpningene er lokalisert tilgrensende (på siden eller enden av) platenes kantdeler, kan imidlertid noen eller alle slike åpninger lages som sideinngangs-eller endeinngangsslisser.
Åpningenes kantdeler, fra hvilke fordelingskanalene strekker seg for å forbinde med småplatene, kan plasseres rettvinklet mot de parallelle kanalene som danner småplatene (dvs. parallelt med endene av småplatene) eller, i tilfellet av sirkulære åpninger, være buet.
Imidlertid er hver av kantdelene fra hvilke fordelingskanalene strekker seg er helst plassert skråstilte med hensyn til småplatene, for å maksimere kantlengden fra hvilken fordelingskanalene går ut.
Platene kan sammenføyes til hverandre ved en rekke fremgangsmåter, slik som sveising, hardlodding eller diffusjonssammenføyning.
Oppfinnelsen vil bli mer fullstendig forstått fra den følgende beskrivelsen av foretrukne utførelser av varmevekslerkjerner som sørger for motstrømning av to varmevekslerfluider. Beskrivelsen er tilveiebrakt med referanse til de medfølgende tegningene.
Kort beskrivelse av tegningene
I tegningene:
Figur IA viser en diagrammatisk representasjon av en elementær kjerne,
Figur IB viser to grupper av tre plater fjernet fra kjernen,
Figur 1C viser individuelle plater for de respektive gruppene vist i Figur IB,
Figur 2 viser en mindre diagrammatisk representasjon av kjernen med et større antall plater,
Figur 3 viser to etterfølgende plater fjernet fra kjernen i Figur 2,
Figur 4 viser i forstørret skala en del av platene i Figur 3,
Figur 5 viser en diagrammatisk representasjon av to etterfølgende plater av et alternativt kjernearrangement,
Figur 6 viser forsiden av en kjerne som er inkorporert i platene i Figur 5,
Figur 7 viser baksiden av kjernen i Figur 6,
Figur 8 viser på en mindre diagrammatisk måte en nedre endedel av én av platene fjernet fra kjernen av Figurene 6 og 7, Figur 9 viser en nedre endedel av en etterfølgende en av platene fjernet fra kjernen av Figurene 6 og 7, Figur 10 viser (skissert) en perspektivbetraktning av en øvre del av en komplett varmeveksler som inkorporerer to kjerner av typen vist i Figurene 6 og 7, men med noen samlerør fjernet for illustrasjonshensikter, Figur 11 viser diagrammatisk en endebetraktning av en sylindrisk beholder som inneholder åtte varmevekslere, hver av hvilke omfatter tre lineært sammenkoplede kjerner av den ovenfor beskrevne typen, Figur 12 viser en planbetraktning, igjen diagrammatisk, av én av varmevekslerne, som vist i retning av pilene 12-12 i Figur 11, når eksponert for varmeindusert forvridning, og Figurene 13 og 14 viser betraktninger tilsvarende de av Figur 12, men med forskjellige sammenkoplingsarrangementer av varmevekslerkjerner.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser
Som illustrert i Figur 1 omfatter varmevekslerkjernen 10 en flerhet av plater 11 og 12 som er diffusjonssammenføyd i en flate-til-flate-kontakt mellom endeplatene 13 og 14. Alle platene 11 og 12 kan lages av rustfritt stål og har en tykkelse i størrel-sesorden 1,6 mm.
Platene 11 og 12 er stablet som to grupper 15 og 16 av interfolierte plater P1;P2, P3, P4— Pn, Pn+i, og de respektive gruppene 15 og 16 av platene 15 arrangeres ved bruk for å bære første og andre (motstrømende) varmevekslerfluider F i og F2.
Hver av platene 11 dannes i én av dens flater med flere, ideelt adskilte, grupper 17 av parallelle kanaler som danner småplatene 17. Hver av småplatene 17 (dvs. hver av gruppene av parallelle kanaler) strekker seg på tvers over de respektive platene, og åpningene 18 plasseres på motsatte ender av hver av småplatene 17. Grupper av fordelingskanaler 19 dannes også på hver av platene 11 for å tilveiebringe direkte fluidforbindelse mellom de respektive åpningene 18 og de assosierte småplatene 17.
Tilsvarende dannes hver av platene 12 i én av dens flater med flere grupper 20 av parallelle kanaler som danner småplatene 20. Også i dette tilfellet strekker småplatene 20 seg på tvers over platene 12, og åpningene 21 plasseres på motsatte ender av hver enkelt småplate 20. Direkte fluidforbindelser tilveiebringes, mellom åpningene 21 og de respektive assosierte småplatene 20, med grupper av fordelingskanaler 22.
Gruppene av fordelingskanalene 19 og 22 i de respektive gruppene av platene 11 og 12 plasseres i kryssende forhold (som tidligere definert). Således arrangeres de slik at småplatene 17 i platene 11 posisjoneres ved overlappende varmevekslersidestilling med småplatene 20 i platene 12, slik at god termisk kontakt oppnås mellom varmevekslerfluidene Fi og F2.
De to gruppene av åpninger 18 og 21 strekker seg gjennom alle platene 11, 12, 13 og 14 for å tillate forbindelse til det indre av kjernen 10 av de to varmevekslerfluidene Fi og F2. Platene som de respektive fluidene strømmer over, er bestemt av de respektive gruppene av fordelingskanalene 19 og 22. Samlerør (ikke vist) monteres på kjernen for leveranse av varmevekslerfluider til og fra kjernen.
Arrangementet vist i Figur 1, med fire klart beskrevne grupper av parallelle kanaler eller småflater 17 og 20 i henholdsvis platene 11 og 12, er kun ment å være illust-rative for det generelle konseptet ved denne oppfinnelsen. En mer realistisk representasjon av platene 11 og 12 er tilveiebrakt i Figur 3.
Som illustrert i Figur 3 kan de individuelle småplatene 17 skjelnes fra hverandre bare ved referanse til motsatt posisjonerte fordelingskanaler 19 som forbindes med endene av de respektive småplatene. Tilsvarende kan småplatene 20 skjelnes fra hverandre ved referanse til de motsatte posisjonerte fordelingskanalene 22 som forbindes med endene av de respektive småplatene.
Antall småplater 17 og 20 innenfor de respektive platene 11 og 12 maksimeres, som vist, ved opprekking av åpningene 18 og 21 med liten innbyrdes avstand og forbinding av motsatte ender av hver av småplatene 17 og 20 til sik-sak-plasserte åpninger.
Hver plate 11 og 12 vil typisk ha dimensjonene 600 mm x 1200 mm, være laget med ti til tyve småplater 17 og 20, og inneholde omtrent 20 til 40 separate, parallelle kanaler 23 innenfor hver småplate. Hver kanal 23 kan ha et halv-sirkulært tverrsnitt, en radiell dybde på 1,0 mm, og tilstøtende kanaler kan separeres med 0,5 mm bred opphøyning eller flate. Imidlertid vil det være forstått slik at alle disse tallene og dimensjoner kan variere vesentlig, avhengig av anvendelsen av varmevekslerkjernen.
Som vist i Figur 4 følger hver av kanalene 23 en sik-sak-vei og, i den utstrekning kanalene beskrives heri som «parallelle», vil det forstås slik at det er deres midlere veier 24 som ligger parallelt med hverandre.
Figurene 5 til 7 viser et alternativt arrangement av kjernen, i hvilket platene 11 og 12 dannes med to vertikale kolonner av tettpakkede horisontalt utstrekkende småplater 25 og 26. Hver av småplatene 25 og 26 ligner de tilsvarende småplatene 17 og 20 som vist i Figur 1, men i det tilfellet av utførelsen vist i Figur 5 til 7, er det tilveiebrakt seks grupper av vertikalt opprekkede åpninger som fører varmevekslerfluidene Fx og F2til og fra de respektive platene.
Som indikert i Figurene 5 til 7 leveres varmevekslerfluid Fi til kjernen 10 og småplatene 25 ved hjelp av en enkeltgruppe vertikalt opprekkede åpninger 28 og forde-lingskanalgrupper 29A. Det samme varmevekslerfluidet føres bort fra kjernen ved hjelp av fordelingskanalgruppene 29B og de to gruppene av vertikalt opprekkede åpninger 27. Tilsvarende leveres varmevekslerfluid F2til kjernen og småplatene 26 ved hjelp av to grupper vertikalt opprekkede sideinngangsåpninger 30 og fordelingskanalgruppene 32A, og føres fra kjernen ved hjelp av fordelingskanalgruppene 32B og enkeltgruppe av vertikalt opprekkede åpninger 31.
For å forenkle forbindelsen av det påkrevde antall innløps- og utløpssamlerør (ikke vist), lages åpningene 27, 28 og 31 som endeinngangsåpninger, hvormed åpningene 30 lages som sideinngangsåpninger. Som i tilfellet av den tidligere beskrevne utførelsen, strekker alle åpningene seg gjennom platene 11 og 12.
Figur 8 viser en forstørret skala av en typisk realisering av en nedre endedel av en av platene 11 i utførelsene av Figurene 5 og 7, og Figur 9 viser tilsvarende en nedre endedel av én av platene 12.
Som best kan ses fra Figur 8 (når betraktet i sammenheng med Figurene 6 og 7), går fluid Fi inn i åpningene 28 i platene 11, passerer inn i de respektive gruppene av fordelingskanaler 29A, gjennom de motsatt utstrekkende småplater 25, gjennom gruppen av fordelingskanaler 29B og ut gjennom åpningene 27. Siden de etterføl-gende platene 11 og 12 bærer de forskjellige fluidene Fx og F2, og alle åpningene passerer gjennom alle platene, arrangeres åpningene og fordelingskanalene for å maksimere romutnyttelsen i et slikt mønster at fluidet passerer i hver (venstre og høyre) retning fra en enkel (full) åpning 28, deles opp og går ut gjennom to vertikalt fordelte åpninger 27. Tilsvarende, som best kan ses fra Figur 9, går fluid F2inn i åpningene 30 i platene 12, passerer inn i de respektive grupper av fordelingskanalene 32A, gjennom de motsatt utstrekkende småplatene 26, gjennom gruppene av fordelingskanaler 32B og ut gjennom åpningene 31. I dette tilfellet er åpningene og fordelingskanalene arrangert i et mønster slik at det fluidet som går innover fra hvert av de enkeltsideinngangsåpningene 30 deles opp og går ut gjennom to vertikalt fordelte og sentralt plasserte åpninger 31.
Alle åpningene 18, 21, 27, 28, 30 og 31 har kantdeler 33 og 34 (identifisert i Figurene 8 og 9), fra hvilke fordelingskanalene strekker seg, som er skråstilt anordnet med hensyn til de assosierte småplatene, slik at lengden av kantene fra hvilke fordelingskanalene går ut maksimeres.
Med kjernearrangementer som beskrevet ovenfor, vil varmevekslerfluider være
rettet inn i og gjennom kjernen på en slik måte at det etableres en vesentlig ensar-tet temperaturfordeling langs kjernens langsgående akse. Den foreliggende oppfinnelsen unngår således, eller i det minste reduserer, spenningsindusert bøyning som er iboende varmevekslere fra den kjente teknikk. Slik bøyning forekommer som en konsekvens av en temperaturgradient og resulterende differensiell termisk ekspan-sjon langs lengden av kjernen. Også med det kjernearrangementet som vist i Figurene 5 til 7 kan to kjerner 10 monteres front-mot-front (eller bak-mot-bak), som vist noenlunde diagrammatisk i Figur 10, og separeres av barrierer 35. Et enkelt samlerørsarrangement (ikke vist) kan deretter tilveiebringes for leveranse av varmevekslerfluidet Fi til sentralområdet 36 av to-kjernearrangementet, og for å føre fluidet Fi fra sideregionene 37 av to-kjernearrangementet. Samlerørene 38 kan også hensiktsmessig sikres til de fire sidedelene av to-kjernearrangementet for leveranse av fluid F2til de relevante platene av de to kjernene, og samlerørene 39 kan forbindes til baksidene av de to kjernene for å føre fluidet F2fra to-kjernearrangementet.
Den vertikalt utstrekkende strukturen som vist i Figur 10 omfatter bare ett arrangement i hvilket oppfinnelsen kan utføres, men den forenkler hensiktsmessig sam-mensetting av fire eller seks av to-kjernearrangementer omkring en felles vertikal akse. Variasjoner kan også gjøres i strukturen som vist i Figur 10. For eksempel kan et sentralt nett eller en bro (ikke vist) posisjoneres ved hver av åpningene 28 og 31, og noen fluidbærende sammenføyningsplater (endene) i kjernen kan dannes med omtrent en halvpart av antallet av kanaldefinerende småplater som de gjen-værende av platene i kjernen for å assistere utligning av varmestrømmer mellom platene i kjernen.
Som et annet mulig arrangement kan et flertall av kjernene 10 settes sammen lineært (dvs. ende-til-ende) og, som vist diagrammatisk i Figur 11, kan et flertall av varmevekslere 40 laget på denne måten huses innenfor en sylindrisk beholder 41. Som illustrert, strekker de sammensatte kjernene og beholderen seg langsgående inn i tegningen.
Et potensielt problem med arrangementet som illustrert i Figur 11 er at, når det eksponeres for normal driftsoppvarming, vil hver av varmevekslerne 40 ha en ten-dens til å bøye seg (som en banan) på en slik måte at de ytterste endeflatene av de sammensatte kjernene vil forskyve seg fra sine normalt parallelle forhold. Dette gir inneslutnings- og/eller koblingsproblemer.
Imidlertid er det foreslått at en tilpasning kan gjøres for disse problemene ved å sette sammen kjerner 40A til 40B av forskjellige lengde, og orientere kjernene relativt til hverandre på en slik måte at en sammensatt bøyning dannes hvor normalen mot senterpunktet av endeflatene av de sammensatte kjernene i det vesentlige forblir kolineære. Figurene 12, 13 og 14 viser tre eksempler på sammenkoplingsarrangementer som kan innføres ved bruk av fire varmevekselkjerner 40A til 40D for dette formålet. I disse eksemplene er de samme platedesignene brukt i kjernene 40A til 40D. Kjerne 40A har samme lengde som kjerne 40C, kjerne 40B har samme lengde som 40D, og kjernene 40A og 40C er halvparten av lengdene til kjernene 40B og 40D. Kjerne 40A er forskjellig fra 40C og kjerne 40B er forskjellig fra 40D kun i orienteringen og varmevekslerfluidenes strømningsretning.

Claims (21)

1. En varmevekslerkjerne (10) som omfatter: a) første og andre grupper av interfolierte plater (11, 12) som arrangeres henholdsvis for å bære første og andre varmevekslerfluider (FlfF2), idet platene (11, 12) er sammenføyd til hverandre og hver av platene (11, 12) i hver gruppe er dannet i minst én av dens flater med minst tre, separate, grupper av parallelle kanaler (23) som hver er forbundet med en felles innløps- og felles utløpsåpning, hvor hver gruppe av parallelle kanaler danner en småplate (17, 20), hvor gruppen av parallelle kanaler (23) hvorav hver av småplatene (17, 20) er sammensatt strekker seg i en retning på tvers over platen (11, 12) som inneholder småplatene (17, 20). b) åpninger (18, 21) som strekker seg gjennom de første og andre gruppene av plater (11, 12) og anordnet i rekker av fluidinnløpsåpninger og fluidutløpsåpninger for å transportere de første og andre varmevekslingsfluidene (F1;F2) til og fra småplatene (17, 20), hvilke åpninger (18, 21) er anordnet slik at én av en rekke av fluidinnløpsåpninger og én av en rekke av fluidutløpsåpninger er plassert i motsatte ender av hver av småplatene (17, 20) og c) fordelingskanaler (19, 22) som forbinder motsatte ender av hver småplate (17, 20) til hver av platene (11, 12) til de assosierte åpningene (18, 21) plassert i motsatte ender av hver av småplatene (17, 20), idet de fordelingskanalene (22) som assosieres med hver av småplatene (20) i platene (11) av den første gruppen plasseres i et kryssende forhold med fordelingskanalene (19, 22) som assosieres med de respektive småplatene (17, 20) i platene (11, 12) av den andre gruppen hvormed hver av småplatene (17) i platene (11) av den første gruppen plasseres i varmevekslersidestilling med en respektiv småplate (20) i platene (12) av den andre gruppen, karakterisert vedat hver av parallellkanalene (23) av hver av småplatene (17, 20) er dannet for å tilveiebringe en kroket vei for varmevekslings-fluid.
2. Varmevekslerkjerne (10) ifølge krav 1, hvor småplatene (17, 20) dannes i kun en av flatene av hver av platene (11, 12) i hver gruppe.
3. Varmevekslerkjerne (10) ifølge krav 2, hvor platene (11, 12) av den første og andre gruppen er etterfølgende interfolierte.
4. Varmevekslerkjerne (10) ifølge krav 2 eller krav 3, hvor i det minste en hoveddel av platene (11, 12), en hoveddel av åpningene (18, 21) forbindes med fordelingskanaler (19, 22) til to tilgrensende småplater (17, 20).
5. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvor åpningene (18, 21) som er lokalisert på motsatte ender av hver småplate (17, 20) ikke står på linje.
6. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, hvor alle åpningene (18, 21) strekker seg gjennom alle platene (11 ,12) for både den første og andre gruppen av plater.
7. Varmevekslerkjerne (10) ifølge krav 1, hvor hver av de parallelle kanalene (23) er dannet for å følge en sikk-sakk vei.
8. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7, hvor hver plate (11, 12) av hver gruppe er dannet i kun én av flatene sine med mellom tre og tretti tilstøtende småplater (17, 20).
9. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, hvor hver småplate (17, 20) består av mellom tjue og førti parallelle kanaler (23).
10. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, hvor hver småplate (17) i platene (11) i den første gruppen har en størrelse og form som hovedsakelig er den samme som størrelsen og formen til hver tilsvarende småplate (20) i platene (12) i den andre gruppen.
11. Varmevekslerkjerne (10) ifølge krav 10, hvor hver nevnte småplate (17) i platene (11) av den første gruppen er plassert for å ligge over hver korresponderende småplate (20) i platene (12) i den andre gruppen.
12. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 11, hvor småplatene (17, 20) i hver plate (11, 12) er plassert parallelt med hverandre og opprekket i en enkelt kolonne.
13. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvor hver av åpningene (18, 21, 27, 28, 30, 31) har et kantparti (33, 34) som ligger skrått i forhold til dens tilhørende småplater (17, 20).
14. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 13, hvor alle platene (11, 12) er diffusjonsbundet til hverandre.
15. Varmevekslerkjerne (10) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor alle kanalene og distribusjonskanalene (19, 22) hovedsakelig har samme tverrsnittform og dimensjoner.
16. Varmevekslerkjerne (10) ifølge krav 15, hvor hver av distribusjonskanalene (19, 22) er direkte forbundet med en av de tilhørende småplatedannende kanalene.
17. Varmeveksler som inkorporerer i det minste én kjerne (10) ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene.
18. Varmeveksler ifølge krav 17, og innbefattende samlerør forbundet med kjernen (10) for å transportere første og andre varmevekslingsfluider (F1;F2) til og fra kjernen (10).
19. Varmevekslersammenstilling som inkorporerer minst to kjerner (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 16.
20. Varmevekslersammenstilling ifølge krav 19 hvor kjernene (10) er montert i et rygg-mot-rygg-forhold og samlerør er forbundet med sammenstillingen for trans-port av første og andre varmevekslingsfluider (F1;F2) til og fra kjernene (10).
21. Varmevekslersammenstilling ifølge krav 19 hvor kjernene (10) er sammensatt lineært med lengder og orienteringer valgt slik at, når de ved bruk blir utsatt for varmeindusert forvridning, vil en samlet bøyning forekomme slik at normalen mot senterpunktet av endeflatene av de sammenkoplede kjernene (10) i det et vesentlige forblir kolineære.
NO20055787A 2003-05-06 2005-12-06 Varmevekslerkjerne NO342760B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003902200A AU2003902200A0 (en) 2003-05-06 2003-05-06 Heat exchanger core
PCT/AU2004/000577 WO2004099696A1 (en) 2003-05-06 2004-05-04 Heat exchanger core

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20055787D0 NO20055787D0 (no) 2005-12-06
NO20055787L NO20055787L (no) 2005-12-06
NO342760B1 true NO342760B1 (no) 2018-08-06

Family

ID=31953551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20055787A NO342760B1 (no) 2003-05-06 2005-12-06 Varmevekslerkjerne

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8157000B2 (no)
EP (1) EP1627197B1 (no)
JP (1) JP2006525485A (no)
KR (1) KR101108069B1 (no)
CN (1) CN100408960C (no)
AU (2) AU2003902200A0 (no)
BR (1) BRPI0409989B1 (no)
ES (1) ES2685047T3 (no)
NO (1) NO342760B1 (no)
RU (1) RU2357170C2 (no)
WO (1) WO2004099696A1 (no)
ZA (1) ZA200509263B (no)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005002432B3 (de) * 2005-01-19 2006-04-13 Paradigma Energie- Und Umwelttechnik Gmbh & Co. Kg Laminarströmungs-Plattenwärmetauscher
JP2008286437A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Toshiba Corp 熱交換器
US20100218930A1 (en) * 2009-03-02 2010-09-02 Richard Alan Proeschel System and method for constructing heat exchanger
US9930898B2 (en) * 2009-07-29 2018-04-03 Tokitae Llc Pasteurization system and method
US9599407B2 (en) * 2009-07-29 2017-03-21 Tokitae Llc System and structure for heating or sterilizing a liquid stream
US8425965B2 (en) * 2009-07-29 2013-04-23 Tokitae Llc Method for heating or sterilizing a liquid stream
JP5943619B2 (ja) * 2012-01-31 2016-07-05 株式会社神戸製鋼所 積層型熱交換器及び熱交換システム
US9863710B2 (en) * 2012-05-11 2018-01-09 Mitsubishi Electric Corporation Laminated total heat exchange element
CN103528407A (zh) * 2013-11-01 2014-01-22 烟台珈群高效节能设备有限公司 全焊接板式插接换热器
US10309729B2 (en) * 2014-05-27 2019-06-04 T.Rad Co., Ltd. Heat exchanger core
KR101711998B1 (ko) * 2015-06-18 2017-03-03 한국원자력연구원 열교환기
EP3150952A1 (en) 2015-10-02 2017-04-05 Alfa Laval Corporate AB Heat transfer plate and plate heat exchanger
RU2018130819A (ru) * 2016-02-11 2020-03-11 Клингенбург Гмбх Перекрестноточный пластинчатый тепло- и/или влагообменник
DE102016205353A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Mahle International Gmbh Stapelscheibenwärmetauscher
JP6321067B2 (ja) * 2016-03-31 2018-05-09 住友精密工業株式会社 拡散接合型熱交換器
US11145422B2 (en) * 2017-10-02 2021-10-12 Westinghouse Electric Company Llc Pool type liquid metal fast spectrum reactor using a printed circuit heat exchanger connection to the power conversion system
RU2662459C1 (ru) * 2017-11-27 2018-07-26 Иван Сергеевич Зорин Теплообменник с жидким теплоносителем (варианты)
CN210242511U (zh) 2018-07-26 2020-04-03 达纳加拿大公司 具有平行流动特征以增强热传导的热交换器
FR3084739B1 (fr) * 2018-07-31 2020-07-17 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Echangeur de chaleur a configuration de passages amelioree, procedes d'echange de chaleur associes
GB2593472B (en) * 2020-03-23 2023-11-01 Reaction Engines Ltd Flat plate heat exchanger
CN111780598B (zh) * 2020-06-23 2021-11-09 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种换热板及微通道换热器
CN112648868B (zh) * 2020-12-01 2023-05-30 合肥通用机械研究院有限公司 一种全尺度隐式扩散焊板式换热器
CN113339698B (zh) * 2021-06-02 2022-07-15 西安石油大学 一种带温差发电器的复合结构印刷电路板式lng气化器芯体
JP2023148740A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 株式会社豊田自動織機 熱交換器及び移動体用ヒートポンプ装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4665975A (en) * 1984-07-25 1987-05-19 University Of Sydney Plate type heat exchanger
US4763488A (en) * 1980-05-26 1988-08-16 University Of Sydney Plate heat exchanger for separating vapor and liquid phases
FR2681419A1 (fr) * 1991-09-13 1993-03-19 Behr Gmbh & Co Echangeur de chaleur a faisceau tubulaire comportant plusieurs circuits de fluides.
US20020192531A1 (en) * 1998-12-30 2002-12-19 Joerg Zimmerman Liquid reactant flow field plates for liquid feed fuel cells

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3106243A (en) * 1957-11-29 1963-10-08 Danske Mejeriers Maskinfabrik Plate for holding section in a plate heat exchanger
US3216495A (en) * 1963-08-07 1965-11-09 Gen Motors Corp Stacked plate regenerators
US4535840A (en) * 1979-10-01 1985-08-20 Rockwell International Corporation Internally manifolded unibody plate for a plate/fin-type heat exchanger
CH655372A5 (fr) * 1983-08-19 1986-04-15 Honeywell Lucifer Sa Valve electromagnetique.
JPS6126898A (ja) 1984-07-18 1986-02-06 株式会社日立製作所 放射能汚染金属の溶融除染方法
JPS61175763A (ja) * 1985-01-30 1986-08-07 Sharp Corp ワ−ドプロセツサ
JPH0547960Y2 (no) * 1985-04-17 1993-12-17
JPS61268981A (ja) 1985-05-23 1986-11-28 Asahi Glass Co Ltd 流動層熱交換器
JPH0325675A (ja) 1989-06-23 1991-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 情報検索方式
JPH0271244A (ja) 1989-07-14 1990-03-09 Sharp Corp 複写機の原稿サイズ検知装置
JPH087267Y2 (ja) 1990-07-04 1996-03-04 石川島播磨重工業株式会社 プレートフィン型熱交換器
JP2544389Y2 (ja) 1991-03-26 1997-08-20 株式会社テネックス 多板式の熱交換器
JPH0545476A (ja) * 1991-08-20 1993-02-23 Citizen Watch Co Ltd 電子時計
JPH08271175A (ja) 1995-03-29 1996-10-18 Nippon Steel Corp ステンレス鋼板積層体式熱交換器およびその製造方法
JPH1163860A (ja) 1997-08-28 1999-03-05 Mitsubishi Electric Corp 対向流型熱交換器
US6167952B1 (en) * 1998-03-03 2001-01-02 Hamilton Sundstrand Corporation Cooling apparatus and method of assembling same
US6228341B1 (en) * 1998-09-08 2001-05-08 Uop Llc Process using plate arrangement for exothermic reactions
US6274101B1 (en) * 1998-09-08 2001-08-14 Uop Llc Apparatus for in-situ reaction heating
JP2001036212A (ja) 1999-07-23 2001-02-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体素子の実装方法
SE516178C2 (sv) * 2000-03-07 2001-11-26 Alfa Laval Ab Värmeöverföringsplatta, plattpaket, plattvärmväxlare samt användning av platta respektive plattpaket för framställning av plattvärmeväxlare
US7125540B1 (en) * 2000-06-06 2006-10-24 Battelle Memorial Institute Microsystem process networks
DE10035939A1 (de) * 2000-07-21 2002-02-07 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Wärmeübertragung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4763488A (en) * 1980-05-26 1988-08-16 University Of Sydney Plate heat exchanger for separating vapor and liquid phases
US4665975A (en) * 1984-07-25 1987-05-19 University Of Sydney Plate type heat exchanger
FR2681419A1 (fr) * 1991-09-13 1993-03-19 Behr Gmbh & Co Echangeur de chaleur a faisceau tubulaire comportant plusieurs circuits de fluides.
US20020192531A1 (en) * 1998-12-30 2002-12-19 Joerg Zimmerman Liquid reactant flow field plates for liquid feed fuel cells

Also Published As

Publication number Publication date
ES2685047T3 (es) 2018-10-05
US20060254759A1 (en) 2006-11-16
EP1627197A4 (en) 2012-04-25
BRPI0409989A (pt) 2006-12-19
US8157000B2 (en) 2012-04-17
JP2006525485A (ja) 2006-11-09
EP1627197B1 (en) 2018-07-04
ZA200509263B (en) 2006-12-27
EP1627197A1 (en) 2006-02-22
AU2004236275B2 (en) 2009-01-08
AU2003902200A0 (en) 2003-05-22
NO20055787D0 (no) 2005-12-06
RU2005137857A (ru) 2006-06-10
AU2004236275A1 (en) 2004-11-18
CN100408960C (zh) 2008-08-06
KR101108069B1 (ko) 2012-01-31
WO2004099696A1 (en) 2004-11-18
BRPI0409989B1 (pt) 2015-07-07
KR20060011856A (ko) 2006-02-03
CN1784583A (zh) 2006-06-07
RU2357170C2 (ru) 2009-05-27
NO20055787L (no) 2005-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO342760B1 (no) Varmevekslerkjerne
KR102049106B1 (ko) 관류형 수평 증발기에서 튜브 배열
TW396082B (en) Heat exchanger for transferring heat between an external fluid and internal fluid
US9520626B2 (en) Expandable stacked plate heat exchanger for a battery unit
JP2016512320A (ja) 対向流式熱交換器/反応器
CS207380B2 (en) Heat exchanger
US7044206B2 (en) Heat exchanger plate and a plate heat exchanger
US20070169924A1 (en) Heat exchanger installation
JP4681528B2 (ja) 熱交換器のヘッダ構造
WO2012008348A1 (ja) 熱交換器
CS202599B2 (en) Lamellar heat exchanger
KR20200049300A (ko) 인쇄기판형 열교환모듈과 이를 포함하는 열교환기
JPS62233691A (ja) 熱交換器
US5909767A (en) Recuperative cross flow plate-type heat exchanger
US8833436B2 (en) Heat exchange assembly exchanging heat between a first and a second fluid
KR102146101B1 (ko) 인쇄기판형 열교환기 및 이를 포함하는 열교환 장치
KR101987850B1 (ko) 사공간을 삭제한 구조를 포함하는 인쇄기판형 열교환기
JP2022173136A (ja) スタッドにより形成された少なくとも1つの流体供給分配ゾーンを組み込んだチャネルを備えるプレートを有するタイプの熱交換器モジュール
Drury Heat exchanger
JP2005249330A (ja) 熱交換器
Valenzuela Radial flow heat exchanger
JPH09119794A (ja) 熱交換装置
JP2004060935A (ja) 高温用熱交換器
JP2005226929A (ja) 対向式熱交換器