NO853123L - Varmevekslerplate. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en varmevekslerplate av en art omfattende en midtre primær-varmevekslerdel, to sekundær-varmevekslerdeler som er anordnet på hver side av den først-nevnte og fire hull eller åpninger som er plassert to og to ved de respektive sekundær-varmevekslerdeler og hvorav de to åpninger ved hver av sekundær-varmevekslerdelene befinner seg i samme avstand fra varmevekslerplatens midtlinje, men på hver sin side av linjen.

Varmevekslerplater av denne art som fremstilles av et relativt tynt platemateriale, er bestemt for å utgjøre en del av en platevarmeveksler som i det vesentlige består av et stort antall slike varmevekslerplater som sammenholdes med stort trykk i "en ramme mellom to tykkere endeplater. To varmevekslermedia som skal gjennomstrømme de således opprettede platemellomrom, ledes til og fra mellomrommene gjennom kanaler som dannes av åpningene i varmevekslerplatene og som er anordnet i flukt med hverandre. I platemellomrommene er det innmontert pakninger eller andre midler for avtetting mellom varmevekslerplatene,

slik at det for de nevnte varmevekslingsmedia opprettes kanaler som er avgrenset mot omgivelsene.

I hver platemellomrom kan det angjeldende varmevekslingsmedium strømme enten diagonalt over varmevekslerplatene eller stort sett parallelt med to platesider. Foreliggende oppfinnelse har befatning med det førstnevnte tilfellet, og av denne grunn er varmevekslerplaten ifølge oppfinnelsen på kjent måte utstyrt med en pakning eller lignende som omslutter samtlige tre varmevekslerdeler samt to diagonalt plasserte åpninger.

I varmevekslerplaten ifølge oppfinnelsen er såvel primær-varmevekslerdelen som sekundær-varmevekslerdelene på kjent måte utstyrt med rygger og mellomliggende ender som er innpresset i platen og slik plassert at når to plater anrbinges mot hverandre, med den ene plate dreiet 180° i forhold til en annen,

vil ryggene i den ene plate ligge kryssende an mot ryggene i en annen plate. I hvert fall i sekundær-varmevekslerdelene er ryggene og rennene slik innpresset at de har et volum av stort sett samme størrelse på begge sider av platen.

En varmevekslerplate av ovennevnte art er tidligere kjent fra svensk patentskrift 342 691. I denne plate danner ryggene og rennene i den ene av sekundær-varmevekslerdelene samme vink ler (60° og 120°) med platens midtlinje som ryggene og rennene i primær-varmevekslerdelen, mens ryggene og rennene i den annen sekundær-varmevekslerdel forløper parallelt med nevnte midtlinje .

Ifølge ovennevnte patentskrift er hensikten med den spesiel-le utforming av ryggene og rennene i den annen sekundær-varmevekslerdel å redusere strømningsmotstanden for et varmevekslingsmedium som gjennom en åpning innføres i et platemellomrom som avgrenses av to like plater av ovennevnte art i sonen nærmest åpningen, dvs. hvor gjennomløpstverrsnittet for varmevekslingsmediet er vesentlig mindre enn i de to platers sone for primær-varmevekslerdelene.

Det fremheves korrekt i nevnte patentskrift at ved varmevekslerplater av konvensjonell utforming vil strømningsmot-standen i sonen nærmest innløpsåpningen anta en uønsket størrelse og kan ikke utnyttes effektivt for selve varmevekslingsprosessen. Samme situasjon vil oppstå på den motsatte side av primær-varmevekslerdelen i sonen nærmest utløpsåpningen.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å forbedre virk-ningsgraden for en varmevekslerplate av den innledningsvis om-talte art, ved frembringelse av en varmevekslerplate som er slik konstruert at strømningsmotstanden som oppstår for et varmevekslingsmedium i et platemellomrom som avgrenses av to like plater, hvorav den ene er dreiet 180° i forhold til den annen, utnyttes mer effektivt enn i et platemellomrom som avgrenses av varmevekslerplater av tidligere kjent art.

Ifølge oppfinnelsen er dette oppnådd ved at hver av de to sekundær-varmevekslerdeler, i hvert fall på den ene side av platens midtlinje, er forsynt med rygger og renner som danner en vinkel med midtlinjen, at ryggene og rennen i hver av sekundær-varmevekslerdelene danner en annen vinkel eller andre vinkler med platens midtlinje enn ryggene og rennene i primær-varmevekslerdelen, og at ryggene og rennene på platen danner slike vinkler med platens midtlinje at når to plater, hvorav den ene er dreiet 180° i forhold til den annen, anbringes mot hverandre, vil ryggene i platemellomrommet som krysser og berører hverandre, fremkalle en mindre strømningsmotstand pr. lengdeenhet i den påtenkte strømningsretning i sonene ved sekundær-varmevekslerne, på begge sider av midtlinjen, enn i sonen ved

primærvarmevekslerdelene.

Grunnet denne forskjellige utforming av de to sekundær-varmevekslerdeler på en plate ifølge oppfinnelsen, sammenlignet med utformingen av de motsvarende deler på en plate ifølge før-nevnte, svensk patentskrift 342 691, har det i et platemellomrom vist seg mulig å opprette en særlig gunstig strømning over platene av innløpende yarmevekslingsmedium, slik at platenes sekundær-varmevekslerdeler utnyttes på effektiv måte for varmevekslingen, ikke bare i nærhet av den åpning hvorigjennom varmevekslingsmediet innføres i platemellomrommet, men også på den motsatte side av plate-midtlinjen. Ved utforming av sekundær-varmevekslerdelene i overensstemmelse med det førnevnte, svenske patentskrift, har det vist seg at en slik gunstig strømning ikke vil oppstå, som følge av at den reduserte strømningsmotstand som har kunnet oppnås i et platemellomrom i sonen nærmest den aktuelle innløpsåpning, ikke motsvares i sonen på den motsatte side av plate-midtlinjen.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: fig. 1 viser en såkalt diagonalstrøm av to varmevekslingsmedia på respektive sider av en varmevekslerplate,

fig. 2 viser to varmevekslerplater i overensstemmelse med

en første utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 3 viser et snitt langs linjen III-III i fig. 2,

fig. 4 og 5 viser hvordan rygger som er utformet på forskjellige måter i to plater som er anbragt mot hverandre,

krysser hverandre i et platemellomrom, og

fig. 6 viser to varmevekslerplater ifølge en andre utførel-sesform av oppfinnelsen.

I fig. 1 er det skjematisk vist en varmevekslerplate med

en primær-varmevekslerdel 1, to sekundær-varmevekslerdeler 2 og 3 samt fire gjennomgående huller eller såkalte porter 4, 5, 6

og 7. Det er med to heltrukne linjer 8 og 9 angitt hvordan et første varmevekslingsmedium skal kunne strømme på den ene side av platen fra åpningen 4 til den diagonalt ovenforliggende åpning 6, mens to brutte linjer 10 og 11 angir hvordan et andre varmevekslingsmedium skal kunne strømme på den annen side av platen fra åpningen 7 til åpningen 5.

Denne strøm av to varmevekslingsmedia som er vist i fig. 1,

blir vanligvis benevnt diagonalstrøm.

Fig. 2 viser to likt innpregede varmevekslerplater 12 og

13. Den ene plate er dreiet 180° i sitt plan i forhold til den annen plate. Hver plate hhv. 12 og 13 omfatter en primær-varmevekslerdel la, to sekundær-varmevekslerdeler hhv. 2a og 3a samt fire åpninger 4a, 5a, 6a og 7a. På den side av platen 12 som er synlig i fig. 2, er samtlige tre varmevekslerdeler la,

2a og 3a sammen med åpningene 4a og 6a omsluttet av en pakning 14 som er anbragt i et innrisset spor i platen. Separate pakninger (ikke vist) omgir de respektive åpninger 5a og 7a. I platen 13 er samtlige tre varmevekslerdeler la, 2a og 3a sammen med åpningene 5a og 7a omsluttet på motsvarende måte av en pakning 15.

I primær-varmevekslerdelen la har platene hhv. 12 og 13

et korrugeringsmønster av rygger og renner som er opprettet ved innpressing. Mønsteret er symmetrisk om en midtlinje M i platen og danner slike vinkler i forhold til denne midtlinje, at ryggene i den ene plate kan ligge kryssende an mot ryggene i den annen plate i et mellomrom mellom to tilgrensende plater som er anordnet som vist i fig. 2.

Sekundær-varmevekslerdelene 2a og 3a i platene 12 og 13 er likeledes utstyrt med rygger og renner som danner slike vinkler med midtlinjen M, at ryggene i delen 2a av en plate kan ligge kryssende an mot ryggene i delen 3a av den annen plate i et platemellomrom som vist i fig. 2.

Ryggene og rennene i primær-varmevekslerdelen la av platene 12 og 13 danner en vinkel på ca. 60° med midtlinjen M på den ene side av denne og en vinkel på ca. 120° med midtlinjen M på den andre side av denne. I sekundær-varmevekslerdelen 2a danner ryggene og rennene en vinkel på ca. 45° med midtlinjen M, mens den motsvarende vinkel er ca. 135° i sekundær-varmevekslerdelen 3a.

Som det fremgår av fig. 1, vil den ene strøm av varmevekslingsmedium stort sett krysse stræmningsretningen for det andre medium på hver side av platens sekundær-varmevekslerdeler. Hvis det ønskes samme strømningsforhold for begge varmevekslingsmedia, er det nødvendig, ved anvendelse av plater som er bestemt for diagonalstrøm, at ryggene og rennene i sekundær-varmevekslerdelene er av slik utforming at de har et volum av stort sett

samme størrelse på de respektive platesider.

Dette fremgår av fig. 3 som viser et snitt langs linjen III-III i fig. 2. Fig. 3 viser to plan 16 og 17 som forløper gjennom toppene av de rygger som er utformet på hver side av en plate. Volumet som avgrenses mellom planet 16 og to innbyrdes tilgrensende rygger på den ene side av platen, skal føl-gelig være praktisk talt like stort som volumet mellom planet 17 og to innbyrdes tilgrensende rygger på den andre side av platen. Fig. 4 viser hvordan ryggene som er utformet i sekundær-varmevekslerdelen 2a i platen 12 krysser ryggene som er utformet i sekundær-varmevekslerdelen 3a i platen 13, når platene 12 og 13 er anordnet for opprettelse av et platemellomrom som vist i fig. 2. Fig. 5 viser det motsvarende tilfelle med henblikk på ryggene som er anordnet i primær-varmevekslerdelene la i platene 12 og 13.

I fig. 4 er ulike strømningsretninger for et varmevekslingsmedium angitt ved hjelp av piler 18, 19 og 20. Motsvarende piler 21, 22 og 23 er vist i fig. 5.

Det er alminnelig kjent hvordan strømningsmotstanden for et varmevekslingsmedium varierer i et platemellomrom i avhengighet av utstrekningen og de utformede rygger i platene i forhold til varmevekslingsmediets strømningsretning. Hvis ryggene i to innbyrdes tilgrensende plater krysser hverandre under stort sett rette vinkler (90°) som vist i fig. 4, vil det selvsagt oppstå en strømningsmotstand for en strøm i retningen 18 som er like stor som en strøm i retningen 20. For en strøm i retningen 19 vil det imidlertid i dette tilfelle oppstå en strømningsmot-stand som er praktisk talt like stor som for strømmer i retningene 18 og 20.

Når ryggene i to innbyrdes tilgrensende plater krysser hverandre under vinkler som vist i fig. 5, vil strømningsmot-standene være meget forskjellige, avhengig av strømningsretnin-gen. For en strøm i retningen 21 blir strømningsmotstanden følgelig flere ganger større enn for en strøm i retningen 23.

For en strøm i retningen 22 blir strømningsmotstanden noe midt

i mellom. I et platemellomrom som vist i fig. 5, blir følge-lig strømningsmotstanden for en strøm i retningen 21 vesentlig

større enn strømningsmotstanden i et platemellomrom som vist i fig. 4, uten hensyn til strømningsretningen i mellomrommet.

Ved hensiktsmessig valg av retningene for ryggene som er innpresset i platene, i forhold til de fastsatte strømnings-retninger for varmevekslingsmediene, er det' således mulig å oppnå den ønskede strømningsmotstand for disse media i ulike soner av et platemellomrom.

Ved varmevekslerplatene 12 og 13 ifølge fig. 2 har denne kjennsgjerning en konsekvens som fremgår av det etterfølgende. Et varmevekslingsmedium som innføres i mellomrommet mellom platene gjennom åpningen 7a i platen 13 (eller gjennom åpningen 5a i platen 12), møter en relativt liten strømningsmotstand i hele det parti av platemellomrommet som avgrenses mellom delen 2a av platen 12 og delen 3a av platen 13.

Dette har som følge at varmevekslingsmediets ulike gren-strømmer som ledes til platenes primær-varmevekslerdeler la som fremkaller vesentlig større strømningsmotstand enn sekundær-varmevekslerdelene 2a og 3a, er praktisk talt av samme størrelse. Av den grunn vil såvel sekundær-varmevekslerdelene som primær-varmevekslerdelene av platene utnyttes fullt ut på effektiv måte, hvilket innebærer at trykkfallet som varmevekslingsmediet undergår totalt under fremføringen gjennom platemellomrommet, utnyttes i størst mulig grad for selve varmevekslingen.

Fig. 6 viser to varmevekslerplater 24 og 25 med samme inn-pressningsmønster. Den eneste forskjell mellom disse plater og platene hhv. 12 og 13 ifølge fig. 2 ligger i utformingen av platenes sekundær-varmevekslerdeler. De forskjellige varmevekslerdeler av platene 24 og 25 er betegnet med lb, 2b og 3b i fig. 6. Plateåpningene er betegnet med 4b, 5b, 6b og 7b, og to pakninger er betegnet med hhv. 26 og 27.

Som det fremgår, er ryggene og rennene i hver av sekundær-varmevekslerdelene 2b og 3b symmetrisk utformet i forhold til platenes midtlinje M. På den ene side av midtlinjen M danner ryggene en vinkel på ca. 45° med midtlinjen M både i delen 2b og i delen 3b, mens ryggene på den andre side av midtlinjen M, både i delene 2b og 3b, danner en vinkel på ca. 135° med midtlinjen.

Den ulike utforming av sekundær-varmevekslerdelene av platene 24 og 25 har ingen vesentlig innflytelse på strømnings- motstanden som oppstår i et platemellomrom som avgrenses av disse plater, sammenlignet med strømningsmotstanden som oppstår i et platemellomrom som avgrenses av platene 12 og 13 ifølge fig. 2. Såvel på den ene som på andre side av midtlinjen M

vil ryggene i platenes sekundær-varmevekslerdeler ligge kryssende an mot hverandre under rette vinkler, og i begge tilfeller vil ryggene på den ene plate danne en vinkel på 45° og ryggene på den andre plate en vinkel på 135° med platenes midtlinje M.

Den utforming av sekundær-varmevekslerdelene som er vist

i fig. 6, har den fordel at den tidligere beskrevne, gunstige strømning kan opprettes mellom platene 24 og 25 selv om platen 25 blir dreiet 180° rundt sin midtlinje M, dvs. at platen blir dreiet med sin bakside mot baksiden av platen 24. Dette kan bli aktuelt dersom avtetningen mellom platene 24 og 25 skal opprettes ved lodding eller sveising istedenfor ved hjelp av en gummipakning.

Delingen av innpressningsmønsteret i sekundærvarmeveksler-delen er i de to utførelsesformer ifølge fig. 2 og 6 stort sett den samme som ved innpressningsmønsteret i primær-varmevekslerdelen.

De to forskjellige utførelsesformer av sekundær-varmevekslerdelene som er vist i fig. 2 og 6, er ikke de eneste mulige innenfor oppfinnelsens ramme, slik denne er definert i de etter-følgende krav.

Ryggene i hver av sekundær-varmevekslerdelene på den ene side av midtlinjen M kan eksempelvis danne en vinkel på 90° med midtlinjen, mens ryggene på den andre side av midtlinjen M kan danne en annen vinkel eller forløpe parallelt med midtlinjen.

Claims (6)

1. Varmevekslerplate omfåttene en midtre primær-varmevekslerdel (1), to sekundær-varmevekslerdeler (2, 3) som er beliggende på hver sin side av den førstnevnte, og fire huller eller åpninger (4 - 7) som er anbragt to og to ved de respektive sekundær-varmevekslerdeler og hvorav de to ved hver av sekundær-varmevekslerdelene er beliggende i samme avstand fra varmevekslerplatens midtlinje (M) men på hver sin side av denne, - hvor såvel primær-varmevekslerdelen (1) som sekundær-varmevekslerdelene (2, 3) innbefatter rygger og mellomliggende renner som er innpresset i platen og slik plassert at når to plater, hvorav den ene er dreiet 180° i forhold til den andre, plasseres mot hverandre, vil ryggene i den ene plate ligge kryssende an mot ryggene i den annen plate, og - hvor ryggene og rennene i hvert fall i sekundær-varmevekslerdelene (2, 3) er slik innpresset at de har et volum av praktisk talt samme størrelse på de respektive sider av platen,karakterisert ved- at samtlige varmevekslerdeler (1 - 3) sammen med to diagonalt plasserte åpninger (4, 6; 5, 7) er omsluttet av en pakning eller lignende som er innrettet for avtetting mellom to plater som er anbragt mot hverandre og derved avgrenser en mellomliggende passasje for et varmevekslingsmedium, - at hver av de to sekundær-varmevekslerdeler (2a, 3a; 2b, 3b), i hvert fall på den ene side av nevnte platemidtlinje (M), er utstyrt med rygger og renner som danner en vinkel med midtlinjen, - at ryggene og rennene i hver av sekundær-varmevekslerdelene (2a, 3a; 2b, 3b) danner en annen vinkel, eller andre vinkler, med platemidtlinjen (M) enn ryggene og rennen i primær-varmevekslerdelen (la; lb), og - at ryggene og rennene i platen danner slike vinkler med platemidtlinjen (M) at når to plater, hvorav den ene er dreiet 180° i forhold til den andre, anbringes mot hverandre, vil ryggene i platemellomrommet som krysser og berører hverandre, forårsake en mindre strømningsmotstand pr. lengdeenhet i den fastlagte strømningsretning i sonene ved sekundær-varmevekslerdelene (2a, 3a; 2b, 3b), på begge sider av midtlinjen (M), enn i sonen ved primær-varmevekslerdelene (la; lb).

2. Varmevekslerplate ifølge krav 1,karakterisertved at ryggene og rennene forløper slik i platen at når to plater, hvorav den ene er dreiet 180° i forhold til en annen, anbringes mot hverandre, vil de rygger i sekundær-varmevekslerdelene . (2a, 3a; 2b, 3b) som berøres innbyrdes, krysse hverandre under andre vinkler enn ryggene i primær-varmevekslerdelene (la; lb).

3. Varmevekslerplate ifølge krav 2,karakterisertved at ryggene og rennene i primær-varmevekslerdelen (la; lb) danner en vinkel med størrelse 60° (120°) med platemidtlinjen (M), mens ryggene og rennene i sekundær-varmevekslerdelene (2a, 3a; 2b, 3b) danner en vinkel med størrelse 45° (135°) med plate-midtlinjen (M) .

4. Varmevekslerplate ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat ryggene og rennene for-løper i en første retning i de to halvdeler av sekundær-varmevekslerdelene (2b, 3b) som befinner seg på den ene side av plate-midtlinjen (M), men i en annen retning i de to andre halvdeler av sekundær-varmevekslerdelene (2b, 3b).

5. Varmevekslerplate ifølge krav 4,karakterisertved at ryggene og rennene i hver av sekundær-varmevekslerdelene (2b, 3b) er symmetrisk innpresset i forhold til plate-midtlinjen (M) .

6. Varmevekslerplate ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat delingen av innpress-ningsmønsteret i sekundær-varmevekslerdelen er stort sett identisk med innpressningsmønsteret i primær-varmevekslerdelen.