SE0801417L - Värmeväxlare - Google Patents

Abstract

Uppfinningen hänför sig till en plattvärmeväxlare där värmeväxlaren innefat-tar en första flödeskanal mellan en första och en andra platta, och där flödes-kanalen innefattar en första fördelningspassage, en värmeöverföringspassa-ge och en andra fördelningspassage, där värmeöverföringspassagen är ver-tikalt uppdelad i en nedre och en övre värmeöverföringspassage och där dennedre värmeöverföringspassagen är horisontellt uppdelad i ett flertal av an-gränsande värmeöverföringszoner, där den mellanliggande vinkeln mellanåsarna och dalarna i någon av värmeöverföringszonerna i den nedre värme-överföringspassagen är åtminstone 30° större än den mellanliggande vinkelnmellan åsarna och dalarna i det övre värmeöverföringsområdet. Fördelenmed uppfinningen är att en förbättrad värmeväxlare tillhandahålles, med ökad termisk prestanda och en ökad förångningskapacitet. (Pig. 1)

Description

213598 090318 PR|OteXt Svenska öv.d0c VÃRMEVÄXLARE TEKNISKT OMRÅDE Föreliggande uppfinning hänför sig till en plattvärmeväxlare för förångning av en vätska.

TEKNIKENS STÅNDPUNKT Föreliggande uppfinning hänför sig till en plattvärmeväxlare för förångning aven vätska, innefattandes ett paket med anliggande rektangulära och i huvud-sak vertikalt anordnade värmeöverföringsplattor, vilka avgränsar flödesrumdäremellan och vilka är försedda med korrugerade mönster med åsar ochdalar, där åsarna anliggande korsar varandra i åtminstone någon del av varjeflödesrum och bildar ett antal stödpunkter mellan angränsande värmeöverfö-ringsplattor, och där vartannat flödesrum bildar en förångningspassage, vil-ken förångningspassage har ett inlopp för vätska vid~sin nedre del och ettutlopp för vätska och bildad ånga vid sin övre del nära en av de vertikala si-dorna av värmeöverföringsplattan, och där de återstående flödesrummenbildar passager för en värmande vätska, vilka passager har inlopp vid sinaövre delar nära den andra vertikala sidan av värmeöverföringsplattorna och utlopp vid sina nedre delar.

I en sådan känd plattvärmeväxlare, beskriven i DE 3721132, har huvuddelenav värmeöverföringsdelen av varje värmeöverföringsplatta samma typ avkorrugerat mönster över hela ytan. Detta är ineffektivt med avseende påvärmeöverföringskapaciteten hos plattvärmeväxlaren. I den tidigare kändaplattvärmeväxlaren så sträcker sig en utloppsledning för vätska och bildadånga genom paketet med värmeväxlarplattor, vilken utloppsledning bildas av upplinjerade öppningar i värmeöverföringsplattorna. Öppningarna är gjorda så stora som möjligt för att minimera flödesmotståndet för den framställdaångan i utloppsledningen. I praktiken så har en stor del av den övre delen avvarje värmeöverföringsplatta används för en sådan öppning. Eftersom eninloppsledningen avsedd för den värmande vätskan också måste sträcka siggenom den övre delen av paketet med värmeöverförlngsplattor så har detinte varit möjligt att använda hela bredden av värmeöverföringsplattorna förenbart utloppsledningen. Detta har medfört att flödesvägar med olika längdhar bildats i varje förångningspassage mellan dess inlopp och utlopp för olika delar av tillförd vätska och ånga bildad därav.

Beroende på att kända värmeöverförlngsplattor har en typ av korrugeratmönster över hela värmeöverföringsdelen vilket skapar samma flödesmot-stånd per längdenhet för varje flödesväg för vätska och bildad ånga i varjeförångningspassage, så kommer det totala flödesmotståndet vara störstlängs den längsta flödesvägen. Följaktligen passerar den minsta mängdenvätska och bildad ånga denna väg. Detta medför att inte all vätska behandlasmed samma värmebehandling och att det finns risk för uttorkning längs den längsta flödesvägen, särskilt vid inloppet för den värmande vätskan.

EP O 477 346 B1 beskriver en förbättrad värmeväxlarplatta där värmeväxlar-plattan är uppdelad i olika zoner, där zonerna är försedda med olika korruge-rade mönster. På detta sätt så optimeras flödesmotståndet genom en flödes- kanal EP 0 458 555 B1 beskriver en ytterligare förbättrad värmeväxlarplatta där enzon är uppdelad i olika delar för att förbättra flödesfördelningen i flödeskana- len. Även om dessa kända värmeväxlarplattor uppvisar en fördelaktig verknings-grad och har visat sig vara en försäljningsframgång, så finns det fortfarande utrymme för förbättringar.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är således att tillhandahålla en förbättrad värme-växlare med en förbättrad verkningsgrad och därmed en förbättrad flödesför-delning. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en enhetligkvalitet på den utströmmande vätskan och bildade ångan.

Lösningen på problemet till grund för uppfinningen finns angiven i den känne-tecknande delen av kravet 1. Kraven 2 till 7 innehåller föredragna utförings-former av värmeväxlarplattan. Kraven 8 till 12 innehåller föredragna utfö- ringsformer av en värmeväxlare.

Med en värmeväxlarplatta för att användas i en värmeväxlare, där plattaninnefattar ett första fördelningsområde med öppningshål, ett värmeöverfö-ringsområde och ett andra fördelningsområde med öppningshål, där plattaninnefattar ett korrugerat mönster med åsar och dalar, där värmeöverförings-området är vertikalt uppdelat i ett nedre värmeöverföringsområde och ettövre värmeöverföringsområde, där det nedre värmeöverföringsområdet ärhorisontellt uppdelat i ett flertal angränsande värmeöverföringssektioner,uppnås syftet med uppfinningen genom att vinkeln för åsarna och dalarna inågon av värmeöverföringssektionerna i det nedre värmeöverföringsområdet är åtminstone 15° större än vinkeln för det övre värmeöverföringsområdet Med denna första utföringsform av plattan för en värmeväxlare erhålles envärmeväxlarplatta vilken möjliggör en optimerad värmeöverföring och en tidigförångning av vätskan som skall förångas i värmeväxlaren. Detta görs genomatt ha ett högt flödesmotstånd i början av flödesvägen i värmeöverförings-passagen, d.v.s. i den nedre värmeöverföringspassagen. I den övre värme-överföringspassagen är flödesmotståndet lägre vilket tillåter den förångade vätskan att med lätthet passera.

I en fördelaktig utföringsform av plattan enligt uppfinningen så skiljer sig rikt-ningen på åsarna och dalarna i någon av värmeöverföringssektionerna frånen angränsande värmeöverföringssektion i det nedre värmeöverföringsområ-det. I en annan föredragen utföringsform av plattan enligt uppfinningen såskiljer sig vinkeln på åsarna och dalarna i någon av värmeöverföringssektio-nerna från en angränsande värmeöverföringssektion i det nedre värmeöver-föringsområdet. Detta är fördelaktigt genom att flödesmotståndet i den nedrevärmeöverföringspassagen kan styras över bredden på värmeöverförings-passagen. På detta sätt kan flödesfördelningen ytterligare förbättras genomatt anpassa tryckfallet till längden av flödesvägen genom flödeskanalen. Vin-keln på åsarna och dalarna i någon av värmeöverföringssektionerna är för-delaktigt i intervallet mellan 45° och 65°. På detta sätt kan ett relativt högt flödesmotstånd i den nedre värmeöverföringspassagen erhållas.

I en ytterligare fördelaktig utföringsform av plattan enligt uppfinningen så ärnormalplanet för mönstret i det nedre fördelningsområdet förskjutet så attdjupet på en dal jämfört med ett normalplan är större än höjden på en åsjämfört med normalplanet. Fördelen med detta är att höjden på fördelnings-passagen bildad mellan två fördelningsområden reduceras, vilket ökar flö-desmotståndet i passagen. Ett ökat flödesmotstånd i den nedre fördelnings-passagen ökar mottrycket i passagen, vilket kommer att påbörja förångning-en tidigare i fördelningspassagen. Detta ökar verkningsgraden för värmeväx- Iaren.

I ytterligare fördelaktiga utvecklingar av den uppfinningsenliga plattan så ärnormalplanet för mönstret i det övre fördelningsområdet förskjutet så att höj-den på en ås jämfört med ett normalplan är större än djupet på en dal jämförtmed normalplanet. Fördelen med detta är att höjden på fördelningspassagenbildad mellan två fördelningsområden ökar, vilket minskar flödesmotståndet ipassagen. Ett minskat flödesmotstånd i den övre fördelningspassagen tillåterden förångade vätskan, vilken har en stor volym, att lättare ledas till utlopps- öppnlngen. Detta ökar verkningsgraden för värmeväxlaren.

I en plattvärmeväxlare, där värmeväxlaren innefattar en första flödeskanalmellan en första platta och en andra platta, där flödeskanalen innefattar enförsta fördelningspassage med öppningar, en värmeöverföringspassage ochen andra fördelningspassage med öppningar, där värmeöverföringspassagenär vertikalt uppdelad i en nedre värmeöverföringspassage och en övre vär-meöverföringspassage och där den nedre värmeöverföringspassagen är ho-risontellt uppdelad i ett flertal av angränsande värmeöverföringszoner, upp-nås syftet med uppfinningen genom att den mellanliggande vinkeln mellanåsarna och dalarna i någon av värmeöverföringszonerna i den nedre värme-överföringspassagen är åtminstone 30° större än den mellanliggande vinkeln mellan åsarna och dalarna i det övre värmeöverföringsområdet.

Genom denna första utföringsform av värmeväxlaren så erhålles en värme-växlare vilken möjliggör en tidig förångning av vätskan som skall förångas ivärmeväxlaren. Detta görs genom att ha ett högt flödesmotstånd i början avflödesvägen i värmeöverföringspassagen, d.v.s. i den nedre värmeöverfö-ringspassagen. l den övre värmeöverföringspassagen är flödesmotståndet lägre vilket tillåter den förångade vätskan att passera med lätthet. l en fördelaktig utföringsform av värmeväxlaren enligt uppfinningen så är denmellanliggande vinkeln mellan åsarna och dalarna i någon av värmeöverfö-ringszonerna i intervallet mellan 90° och 130°. Detta vinkelområde ger vär-meöverföringszonerna i den nedre värmeöverföringspassagen tillräckligt sto-ra vinklar för att åstadkomma en tidig förångning. Genom att ge åtminstonenågra av zonerna olika vinklar så kan flödesfördelningen ytterligare optime- ras över bredden på plattan i den horisontella riktningen.

I en ytterligare fördelaktig utföringsform av värmeväxlaren enligt uppfinningenså är avståndet mellan normalplanen för två angränsande fördelningsområ-den vid den nedre fördelningspassagen mindre än ett pressdjup för plattan.En minskning av fördelningspassagens höjd ökar flödesmotståndet i fördel- ningspassagen. Detta möjliggör en tidig förångning av vätskan som skall för- ångas i värmeväxlaren. l en ytterligare fördelaktig ytterligare utföringsform av värmeväxlaren enligtuppfinningen, så är avståndet mellan normalplanet för två angränsande för-delningsområde vid den övre fördelningspassagen större än ett pressdjup förplattan. En ökning av fördelningspassagens höjd minskar flödesmotståndet ifördelningspassagen. Detta underlättar utsläppet av förångad vätska från värmeväxlaren.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RlTNlNGAR Uppfinningen kommer att beskrivas mera i detalj i det följande, med hänvis-ning till de utföringsformer som har visats på de bifogade ritningarna, där: Fig. 1 visar en schematisk vy av ett isärdraget plattvärmeväxlarpaket bildati enlighet med uppfinningen och innefattandes tre värmeöverförings-plattor, Fig. 2 visar en första värmeöverföringsplatta för användning i en värmeväx-lare enligt uppfinningen, Fig. 3 visar en andra värmeöverföringsplatta för användning i en värmeväx-lare enligt uppfinningen, Fig. 4 visar en detalj av ett nedre värmeöverföringsområde i en värmeöver-föringsplatta enligt uppfinningen, och Fig. 5 visar en detalj av ett övre värmeöverföringsområde i en värmeöverfö- ringsplatta enligt uppfinningen.

SÄTT FÖR UTÖVANDE AV UPPFlNNlNGEN De utföringsformer av uppfinningen med vidareutvecklingar därav som kom-mer att beskrivas i det följande skall enbart betraktas som exempel och utgörpå inget sätt begränsning av det skyddsomfång som ges av patentkraven.Uttrycken nedre, övre, vertikal och horisontell som används i beskrivningenhänför sig till positioner på en värmeöverföringsplatta när den används i enmonterad värmeväxlare. En referens till t.ex. nedre refererar därför till en de- talj orienterad vid den nedre delen av en värmeväxlare i bruk.

Plattvärmeväxlarpaket som visas i Figur 1 innefattar två typer av rektangulä-ra, långsträckta värmeöverföringsplattor 101, 102 vilka är försedda med olikakorrugerade mönster, åstadkomna genom pressning. Värmeöverföringsplat-torna, vilka är avsedda för att monteras i en ram på ett känt sätt, kan varaförsedda med gummipackningar längs sina kanter för att avgränsa flödeska-naler emellan dem, men som ett alternativ kan de även vara permanent för-bundna till varandra, t.ex. genom lödning, svetsning eller limning. Det är ävenmöjligt att montera två plattor i ett semisvetsat paket, och att montera de se-misvetsade plattpaketen med packningar. En komplett värmeväxlare innehål-ler även en speciell frontplåt och en ryggplåt (ej visade) som är tjockare ände enskilda värmeväxlarplattorna. Frontplåten och ryggplåten innefattar an- slutningar etc.

Värmeöverföringsplattorna 101 och 102 är försedda med ett korrugeratmönster med åsar och dalar skapade genom pressning, där åsarna på tvåangränsande värmeöverföringsplattor i flödeskanalerna 2, 3 korsar och an-ligger mot varandra så att ett antal stödpunkter bildas mellan värmeöverfö-ringsplattorna. En förångningsflödeskanal 2 är bildad mellan platta 201 och101 för att förånga en vätska. Flödeskanal 2 är försedd med ett vätskeinlopp5 bildad av vätskeinloppshålen 205, 105 som sträcker sig genom en nedredel av Värmeöverföringsplattorna och ett utlopp 6 för vätska och bildad ångasom bildas av utloppshålen 206, 106 vilket sträcker sig genom en övre del av värmeöverföringsplattorna. En pil 11 visar den huvudsakliga flödesriktningen i flödeskanalen 2.

En flödeskanal 3 är bildad mellan platta 101 och 201 för en värmande vätskaeller värmande ånga. Ångflödeskanal 3 är försedd med ett ånginlopp 8 bildadav ånginloppshålen 108, 208 som sträcker sig genom den övre delen av vär-meöverföringsplattorna, och två kondensat-utlopp 9, 10 bildade av konden-sat-utloppshålen 109, 209 och 110, 210 vilka sträcker sig genom den nedredelen av värmeöverföringsplattorna. En pil 12 visar den huvudsakliga flödes- riktningen iflödeskanalen 3.

Den uppfinningsenliga värmeväxlaren är huvudsakligen avsedd för förång-ning eller koncentration av olika vätskeprodukter genom stigfilmsförångning.Långsidorna på värmeöverföringsplattorna 101 och 201 skall monteras verti-kalt i en sammanmonterad värmeväxlare längs den vertikala axeln 4 ochvätska som skall förångas tillförs flödeskanal 2 vid den nedre delen ochsläpps ut vid den övre delen. Värmeväxlaren är i detta exempel anordnadmed ett motströms värmeväxlande där ångan som ett värmande mediumtillförs den övre delen av flödeskanalen 3 och det tillverkade kondensatet släpps ut vid den nedre delen av kanal 3.

Den första värmeöverföringsplattan 101, visad i Figur 2, innefattar ett nedrefördelningsområde 115, ett värmeöverföringsområde 116 och ett övre fördel-ningsområde 119. Värmeöverföringsområdet 116 är vertikalt uppdelat i ettnedre värmeöverföringsområde 117 och ett övre värmeöverföringsområde118. Plattan har en längdaxel eller vertikal axel 104. Det nedre fördelnings-området 115 ärförsett med ett inloppshål 105 och två utloppshål 109, 110.

Det skall förstås att hela ytan av en värmeöverföringsplatta, där det finns enflödeskanal på den andra sidan av plattan, är ett värmeöverföringsområde.Värmeöverföringsområdet 116 kallas därför för ett värmeöverföringsområde eftersom huvuduppgiften är värmeöverföring, även om det också sker en del flödesfördelning i värmeöverföringsområdet. De nedre och övre fördelnings-områdena har det dubbla syftet med både flödesfördelning och värmeöverfö- ring.

Det övre fördelningsområdet 119 av plattan är försett med ett utloppshål 106och ett ånginloppshål 108. Mönstret hos de nedre och övre fördelningsområ-dena uppvisar i detta exempel ett ribbmönster, närmare beskrivit nedan,även om det också är möjligt att använda andra mönster. Ett ribbmönster är fördelaktigt eftersom det flödesfördelar vätskan bra.

Den andra värmeöverföringsplattan 201, visad i Figur 3, innefattar ett nedrefördelningsområde 215, ett värmeöverföringsområde 216 och ett övre fördel-ningsområde 219. Värmeöverföringsområdet 216 är vertikalt uppdelat i ettnedre värmeöverföringsområde 217 och ett övre värmeöverföringsområde218. Plattan har en vertikal axel 204. Det nedre fördelningsområdet 215 är försett med ett inloppshål 205 och två utloppshål 209, 210.

Det övre fördelningsområdet 219 av plattan är försett med ett utloppshål 206och ett ånginloppshål 208. Mönstret hos de nedre och övre fördelningsområ-dena uppvisar i detta exempel ett ribbmönster, även det också är möjligt attanvända andra mönster. Ett ribbmönster är fördelaktigt eftersom det flödes- fördelar vätskan bra.

Båda värmeöverföringsplattorna 101 och 201 har därmed ett nedre fördel-ningsområde 115, 215, ett värmeöverföringsområde 116, 216 vertikalt upp-delat i ett nedre och ett övre horisontellt utsträckt område 117, 118 och 217, 218 med olika korrugerade mönster, och ett övre föringsområde 119, 219.

Den första värmeöverföringsplattan 101 och den andra värmeöverföringsplat-tan 201 visas båda framifrån i Figurerna 1 och 2. Flödeskanalen 2 skapasmellan framsidan av den första plattan 101 och baksidan av den andra plat-tan 201. Flödeskanalen 3 skapas mellan framsidan av den andra plattan 201 och baksidan av den första plattan 101. Hänvisningsbeteckningarna skalldärför anses gälla både för framsidan och för baksidan av en platta, beroen- de på den beskrivna kanalen.

I flödeskanalerna mellan två plattor så skapas vätskepassager. I flödeskanal2, mellan de nedre fördelningsområdena 215, 115, så bildas en nedre fördel-ningspassage 15 när plattorna' är monterade i en värmeväxlare. Mellan vär-meöverföringsområdena 216, 116 så bildas en värmeöverföringspassage 16,och mellan de övre fördelningsområdena 219, 119 så bildas en övre fördel-ningspassage 19 när plattorna är monterade i en värmeväxlare. I flödeskanal3, mellan de nedre fördelningsområdena 115, 215, så bildas en nedre fördel-ningspassage 65 när plattorna är monterade i en värmeväxlare. Mellan vär-meöverföringsområdena 116, 216 så bildas en värmeöverföringspassage 66,och mellan de övre fördelningsområdena 119, 219 så bildas en övre fördel-ningspassage 69 när plattorna är monterade i en värmeväxlare. Värmeöver-föringspassagen 16, skapad mellan värmeöverföringsområdena 216, 116 äruppdelad i en nedre värmeöverföringspassage 17, skapad mellan de nedrevärmeöverföringsområdena 217, 117, och en övre värmeöverföringspassage 18, skapad mellan de övre värmeöverföringsområdena 218, 118.

De nedre fördelningsområdena 215, 115 är därmed anordnade för att bildaden nedre fördelningspassagen 15. Huvuduppgiften för den nedre fördel-ningspassagen är att leda och fördela vätskan i kanal 2 från inloppet 5 uppåtmot värmeöverföringspassagen 16. Samtidigt är de nedre fördelningsområ-dena 115, 215 anordnade för att bilda en nedre fördelningspassage 65 i ka-nal 3 för att leda kondensatet både vertikalt nedåt och horisontellt mot utlop- pen 9 och 10.

Den nedre, horisontellt utsträckta värmeöverföringspassagen 17 skapas mel-Ian värmeöverföringsområdena 217, 117 och är horisontellt uppdelad i ettantal värmeöverföringszoner 23, 24, 25, 26 anordnade angränsande till var- andra bredvid den nedre fördelningspassagen. I det visade exemplet så har 11 angränsande zoner olika korrugerade mönster. Åsarna och dalarna i zonerna23, 24, 25, 26 på båda plattorna är riktade på ett sådant sätt så att de sam-verkar för att åstadkomma ett flödesmotstånd för den uppåt flödande vätskanoch bildade ångan i förångningskanal 2, vilket minskar från en vertikal sida tillden andra för värmeöverföringsplattorna. Genom detta så uppnås en önskadfördelning av våtskeflödet i förångningskanal 2 mellan nämnda vertikala si-dor. Genom att ge åsarna och dalarna i zonerna 23, 24, 25, 26 en relativt storvinkel med avseende på den vertikala axeln och därmed till huvudflödesrikt- ningen så uppnås en effektiv förångningsprocess.

Värmeöverföringsplattorna 101 och 201 har utstansade hål vid sina bådaändar. För kanal 2 så är inloppshålen 205, 105 för vätskan som skall förång-as anordnade vid den nedre änden och utloppshålen 206, 106 för koncentre-rad vätska och bildad ånga är anordnade vid den övre änden. För kanal 3 såär ånginloppshålen 108, 208 för värmande ånga som skall flöda in i kanalenanordnade vid den övre änden och de två utloppshålen 109, 110 respektive209, 210 för kondensat och eventuellt okondenserad ånga från det värmande mediet som skall lämna kanalen är anordnade vid den nedre änden. värmeöverföringsplattan 101 har på en av sina sidor ett antal tätningsspår122 vilka är anpassade för att uppbära en enhetstätning. Tätningen sträckersig runt båda öppningshålen 105 och 106 och runt hela plattans periferi. Påsamma sätt har värmeöverföringsplattan 101 ett antal tätningsspår 222 vilkaär anpassade för att uppbära en tätning som sträcker sig runt båda öpp-ningshålen 209, 210 och 208 och runt hela plattans periferi. Tätningsspårenkan, som ett alternativ, vara utformade så att två angränsande plattor kansvetsas samman med bottnarna av spåren vända mot varandra, där endastvartannat plattmellanrum är försett med tätningar vilka i ett sådant fall är pla-cerade i emotliggande spår i de angränsande plattorna. I det visade exempletså är tätningen anordnad för att täta mellan de angränsande värmeöverfö-ringsplattorna 201 och 101 och därmed för att avtäta och avgränsa flödeska- nalen 2. Plattorna 101, 201 kommer i det visade exemplet vara semi- ” 20 12 svetsade så att flödeskanal 3 är tätad och avgränsad av de svetsade eller lödda plattorna. l de horisontellt utsträckta värmeöverföringsområdena 117, 118 respektive217, 218 lutar åsarna och dalarna olika mot vätskans tilltänkta huvudsakligaflödesriktning. Vätska vilken skall förångas helt eller delvis tillförs plattvärme-växlaren genom vätskeinloppet 5 vilket är placerat i den nedre delen av vär-meväxlaren, och vätskan flödar sedan uppåt genom kanal 2. Vätskan förde-las jämnt över bredden hos värmeöverföringsplattorna av den nedre fördel-ningspassagen 15 skapad mellan de nedre fördelningsområdena 215 och115. I värmefördelningspassagen 16 mellan värmefördelningsområdena 216och 116 så passerar vätskan först områdena 217 och 117, vilka omfattar defyra sektionerna 223, 224, 225, 226 respektive 123, 124, 125, 126.

Sektionerna 223 och 123 placerade vid en vertikal sida av plattan har ett kor-rugerat mönster med en stor mönstervinkel vilket medför ett relativt stort flö-desmotstånd i förångningskanalen 2 för uppåt flödande vätska, d.v.s. plattor-nas åsar korsar varandra med en jämförelsevis stor mellanliggande vinkelriktad mot vätskans flödesriktning. Mönstrets vinkel, d.v.s. åsarna och dalar-na, mäts med avseende mot den vertikala axeln i en medurs eller motursriktning. Därigenom blir värmeöverföringen mellan plattorna och vätskan rela-tivt effektiv och följaktligen så bildas ånga relativt tidigt i dessa delar av kanal2. I det visade exemplet har åsarna och dalarna i sektion 223 en vinkel somär 60° relativt den vertikala axeln mätt i en moturs riktning. Åsarna och dalar- na i sektion 123 är liknande men spegelvända.

Sektionerna 224 och 124, placerad intill sektionerna 223 och 123 i den hori-sontella riktningen, har ett korrugerat mönster med en annan riktning än sek-tionerna 223, 123, men med samma vinkel. Denna vinkel medför också ettrelativt stort flödesmotstånd i förångningskanalen 2 för den uppåt flödandevätskan. Därigenom blir värmeöverföringen mellan plattorna och vätskan re- lativt effektiv och följaktligen så bildas ånga relativt tidigt i dessa delar av ka- 13 nal 2. I det visade exemplet har åsarna och dalarna i sektion 224 en vinkelsom är 60° relativt den vertikala axeln mätt i en medurs riktning. Åsarna och dalarna i sektion 124 är liknande men spegelvända.

Sektionerna 225 och 125, placerad intill sektionerna 224 och 124 i den hori-sontella riktningen, har ett korrugerat mönster med en annan riktning ochvinkel än sektionerna 224, 124. Vinkeln för sektionerna 225, 125 är här någotmindre än vinkel för sektionerna 223, 123 och 224, 124. Denna vinkel medförändå ett stort flödesmotstånd i förångningskanalen 2 för den uppåt flödandevätskan, men är något reducerat jämfört med flödesmotståndet erhållet mel-Ian sektionerna 223, 123 och 224, 124. I det visade exemplet har åsarna ochdalarna i sektion 225 en vinkel som är 54° relativt den vertikala axeln mätt ien moturs riktning. Åsarna och dalarna i sektion 125 är liknande men spegel- vända.

Sektionerna 226 och 126, placerad intill sektionerna 225 och 125 i den hori-sontella riktningen, har ett korrugerat mönster med en annan riktning ochvinkel än sektionerna 225, 125. Vinkeln för sektionerna 226, 126 är här någotmindre än vinkel för sektionerna 225, 125. Denna vinkel medför ändå ett stortflödesmotstånd i förångningskanalen 2 för den uppåt flödande vätskan, menär något reducerat jämfört med flödesmotståndet erhållet mellan sektionerna225, 125. I det visade exemplet har åsarna och dalarna i sektion 226 en vin-kel som är 48° relativt den vertikala axeln mätt i en medurs riktning. Åsarna och dalarna i sektion 126 är liknande men spegelvända.

I värmeöverföringszonerna 23 - 26, skapade mellan värmeöverföringssektio-nerna 223 -226 respektive 123 - 126, så lutar därmed åsarna och dalarnaolika mot vätskans avsedda huvudflöde såsom beskrivits ovan. Detta medföratt den mellanliggande vinkeln för de korsande åsarna och dalarna för plat-torna 201 och 101 blir 120° i zonerna 23 och 24, 108° i zon 25 och 96° i zon26. 14 l zonerna 23 och 24 kommer flödesmotståndet i passage 17 vara den högs-ta. Flödesmotståndet minskar något i zon 25 och något mer i zon 26. På det-ta sätt så optimeras flödesfördelningen av vätskan eftersom flödesvägen förvätskan som flödar genom zonerna 23 och 24 är något kortare än den för vätskan som flödar genom t.ex. zon 26.

I de övre värmeöverföringsområdena 218, 118 så är vinkeln för åsarna ochdalarna mycket mindre. Mellan värmeöverföringsområdena 218, 118 så ska-pas en övre värmeöverföringspassage 18 som har en relativt låg flödesmot-stånd. I det visade exemplet så är de övre värmeöverföringsområdena 218,118 delade i två områden, ett första värmeöverföringsområde 220, 112 ochett andra värmeöverföringsområde 221, 121. Vinkeln för åsarna och dalarna idet första och det andra värmeöverföringsområdet är samma, men riktningenär olika. Vinkeln kommer därmed att mätas i en medurs eller moturs riktning,beroende på värmeöverföringsområdet. Det är också möjligt att låta hela det övre värmeöverföringsområdet ha samma vinkel över hela området.

I det visade exemplet så är vinkeln för värmeöverföringsområdets 218 åsar och dalar 24°. Åsarna och dalarna för område 128 är likadana men spegel-vända. Den mellanliggande vinkeln för de korsande åsarna och dalarna förplattorna 201 och 101 blir därmed 48° i den övre värmeöverföringspassagen18.

De givna värdena för dessa vinklar har valts med avseende till en speciellvärmeöverföringsuppgift för den aktuella värmeväxlaren. Andra värden kanförstås väljas för andra värmeöverföringsuppgifter. Vinklarna för de nedrevärmeöverföringsområdenas 217, 117 sektioner är företrädesvis i områdetmellan 45° - 65°. Vinklarna för de övre värmeöverföringsområdena 218, 118är företrädesvis i området mellan 20° - 30°. Skillnaden mellan den minstavinkeln i områdena 217, 117 och områdena 218, 118 är företrädesvis störreän 15°. Denna vinkelskillnad kommer att ge en bra balans mellan flödesmot- ståndet i passage 17 och flödesmotståndet i passage 18 och kommer att hjälpa till med en tidig start av förångningsförloppet och kommer samtidigt atttillåta den förångade vätskan att med lätthet passera den övre värmeöverfö- ringspassagen.

Fördelen med att ge åsarna och dalarna en relativt stor vinkel i den nedrevärmeöverföringspassagen 17 är att flödesmotståndet kommer att bli relativthögt. Detta tillåter förångningen att börja tidigt i värmeöverföringspassagen,d.v.s. i den nedre delen av värmeöverföringspassagen, vilket medför att för-ångningen och värmeöverföringen blir effektivare i värmeväxlaren. Vinkelnför åsarna och dalarna i den övre värmeöverföringspassagen 18 har givits ettrelativt litet värde. Detta medför ett lågt flödesmotstånd vilket ger ett lågttryckfall i passagen. Eftersom vätskan är mer eller mindre förångad i dennapassage så kommer volymen på vätskan vara mycket större och därmed är en låg flödesmotstånd fördelaktig.

Från den nedre värmeöverföringspassagen 17 så fortsätter vätska och bildadånga uppåt i förångningskanalen genom den övre värmeöverföringspassa-gen 18. Flödesmotståndet för vätskan och den bildade ångan minskar frånen vertikal sida till den andra i den nedre värmeöverföringspassagen 17. Flö-desmotståndet minskar även längs vätskans flödesriktning genom värme-överföringspassagerna 17 och 18. Vätska och bildad ånga fortsätter sedan tillden övre fördelningspassagen 19, skapad mellan de övre överföringsområ- dena 219, 119, och vidare genom utloppet 6. l kanal 3 för det värmande mediet så sker flödet i den motsatta riktningen.Ånga tillförs här genom ånginloppet 8 och utsätts i kanal 3 för ett ökande flö-desmotstånd längs flödesvägen. l det visade exemplet så visas två konden- sat-utlopp 9, 10, men det är även möjligt att använda endast ett.

När ångan har kommit in i kanal 3 genom inloppet 8, så bärs ångan genomen mellanliggande fördelningspassage till den övre fördelningspassagen 69 skapad mellan de övre fördelningsområdena 119, 219 där ångan fördelas 16 jämnt över passagens bredd. Ångan börjar även kondensera i den övre för-delningspassagen. Ånga och kondensat inträder i värmeöverföringspassagen66, i vilken huvuddelen av kondenseringen sker. Värmeöverföringspassagen66 innefattar en övre värmeöverföringspassage 68 och en nedre värmeöver-föringspassage 67. Den övre värmeöverföringspassagen 68 skapas mellanvärmeöverföringsområdena 118, 218 och den nedre värmeöverföringspas-sagen skapas mellan värmeöverföringsområdena 117, 217. I detta exempelså är värmeöverföringsområdena 118, 218 uppdelade i ett första värmeöver-föringsområde 120, 220 och ett andra värmeöverföringsområde 121, 221.Eftersom vinklarna för åsarna och dalarna i den övre värmeöverföringspas-sagen 68 är relativt små så kommer flödesmotståndet i den övre värmeöver-föringspassagen vara relativt lågt. Detta tillåter den okondenserade ångan attröra sig ganska lätt genom den övre värmeöverföringspassagen. Vinklarnaför åsarna och dalarna i den nedre värmeöverföringspassagen 67 är relativt stora vilket medför att ett högre flödesmotstånd erhålles.

Eftersom flödesmotståndet i den nedre värmeöverföringspassagen 67, ska-pad mellan de nedre värmeöverföringsområdena 117, 217 är relativt stortberoende på de stora vinklarna för åsarna och dalarna så förbättras värme-överföringen i kanal 3 något. Det faktum att flödesmotståndet varierar något ihorisontell riktning för värmeöverföringspassagen 67 påverkar inte flödet ikanal 3 i någon större utsträckning, eftersom huvuddelen eller all tillförd ångahar kondenserat innan vätskan når passagen 67. Flödesmotståndet i dennedre värmeöverföringspassagen 67 kommer inte heller att påverka fördel-ningen av ånga i den övre värmeöverföringspassagen 68 på ett väsentligt sätt.

För att förbättra verkningsgraden för värmeväxlaren ytterligare så kan tryck-fallet i fördelningspassagerna i flödeskanal 2, d.v.s. kondenseringskanalen,styras så att tryckfallet i den nedre fördelningspassagen 15 ökas och så att tryckfallet i den övre fördelningspassagen 19 minskas. Tryckfallet i fördel- 17 ningspassagerna styrs genom att ändra på pressdjupet för normalplanet ifördelningsområdena 215, 115 på värmeöverföringsplattorna 201, 101.

När flödesmotståndet i överföringspassagen 15 ökas så börjar förångningenav vätskan tidigare i passagen vilket ökar verkningsgraden för värmeväxla-ren. Fig. 4 visar en vy av fördelningsmönstret för ett nedre fördelningsområ-de. Mönstret innefattar åsar 20, dalar 21 och ett normalplan 22. Höjden på enås jämfört med normalplanet betecknas med a, och djupet på en dal jämförtmed normalplanet betecknas med b. Höjden från en dal till en ås, d.v.s. a + b, är plattans pressdjup.

För fördelningsmönstret på en konventionell värmeväxlarplatta, som harsamma typ av fördelningsmönster, så är normalt måtten a och b samma. Idet nedre fördelningsområdet på den uppfinningsenliga värmeväxlarplattanså är detta förhållande ändrat för att styra flödesmotståndet. Därför är mått bstörre än mått a, d.v.s. en dal är djupare än höjden på en ås. När två plattormonteras mot varandra så att en fördelningspassage skapas mellan dem såkommer åsarna från två angränsande områden att stödja på varandra. Dettabetyder att avståndet mellan två normalplan kommer att vara a + a, och ef-tersom måttet a är minskat så kommer höjden på passagen att vara mindreän ett pressdjup. Eftersom åsarna är placerade parallellt med huvudflödes-riktningen så kommer huvuddelen av vätskan att flöda genom denna passa-ge mellan åsarna. Flödesmotståndet genom fördelningspassagen 15 kom- mer därmed att öka.

Förskjutningen av höjdläget för normalplanet, vilket motsvarar höjden på enås, är fördelaktigt i området mellan 30 - 80 %. Detta betyder att höjden på enås i det nedre fördelningsområdet kommer att vara 0.3 till 0.8 av halva press-djupet för plattan. Motsvarande följer för mått b på ett inverterat sätt så attdjupet på en dal kommer att vara 1.7 till 1.2 av halva pressdjupet. 18 På samma gång kommer flödesmotståndet i fördelningspassage 65 i kanal 3att minska något. Eftersom flödesriktningen i fördelningspassage 65 är riktadmot utloppen 9 och 10 så är flödesriktningen mer eller mindre parallell meddalarna. Avståndet mellan normalplanen är här b + b, d.v.s. mer än ettpressdjup, vilket innebär att flödesmotståndet minskat något. l fördelnings- passage 65 stödjer dalarna i fördelningsområdena på varandra.

I den övre fördelningspassagen 19 är flödesmotståndet något minskat. Efter-som det mesta eller all vätska kommer att förångas i den övre fördelnings-passagen så kommer ångflödet, som har en stor volym, att underlättas. Dettaökar också verkningsgraden för värmeväxlaren. Fig. 5 visar en vy av fördel-ningsmönstret för ett övre fördelningsområde. Mönstret innefattar åsar 20,dalar 21 och ett normalplan 22. Höjden på en ås jämfört med normalplanetbetecknas med a, och djupet på en dal jämfört med normalplanet betecknas med b. Höjden från en dal till en ås, d.v.s. a + b, är plattans pressdjup. l det övre fördelningsområdet så ökas höjden på åsarna jämfört med normal-planet något så att mått a är större än mått b, d.v.s. höjden på en ås är störreän djupet på en dal. När två plattor monteras mot varandra så att en fördel-ningspassage skapas mellan dem så kommer åsarna 20 från två angränsan-de områden att stödja på varandra. Detta betyder att avståndet mellan tvånormalplan kommer att vara a + a, och eftersom måttet a är ökat så kommerhöjden på passagen att vara större än ett pressdjup. Flödesriktningen i denövre fördelningspassagen kommer i huvudsak att vara parallell med åsarna ifördelningsmönstret. Flödesmotståndet genom fördelningspassagen 19 kommer därmed att minska.

Förskjutningen av höjdläget för normalplanet, vilket motsvarar höjden på enås, är fördelaktigt i området mellan 170 - 120 % för det övre fördelningsom-rådet. Detta betyder att höjden på en ås i det övre fördelningsområdet kom-mer att vara 1.7 till 1.2 av halva pressdjupet för plattan. Motsvarande följer 19 för mått b på ett inverterat sätt så att djupet på en dal kommer att vara 0.3 till 0.8 av halva pressdjupet.

På samma gång kommer flödesmotståndet i den övre fördelningspassagen69 i flödeskanal 3 att öka något. Flödesriktningen i fördelningspassage 69 ärriktad från inloppet 8 mot värmeöverföringspassagen 66, vilket innebär attflödet kommer att vara i huvudsak parallellt med dalarna i mönstret. Avstån-det mellan normalplanen i passagen är b + b, och eftersom mått b är minskatså kommer flödesmotståndet att öka något. I fördelningspassage 69 stödjer dalarna i fördelningsområdena på varandra.

Flödesmotståndet i den nedre fördelningspassagen kan ändras självständigteller i kombination med den övre fördelningspassagen. Flödesmotståndetsom uppnås måste förstås anpassas till tryckfallet i ett komplett installerat system. l utföringsformen av uppfinningen visad i figurerna så skapar båda värme-överföringsplattorna 210 och 101, när de är monterade i en värmeväxlare, ennedre värmeöverföringspassage 17 och en övre värmeöverföringspassage18 med olika korrugerade mönster och med flera olika värmeöverföringszo-ner i passage 17. Det bör emellertid vara möjligt att uppnå det eftersträvaderesultatet för uppfinningen även om bara en av värmeöverföringsplattorna äruppdelad på detta sätt, samtidigt som den andra värmeöverföringsplattan harsamma korrugerade mönster över hela värmeöverföringsområdet. Dessutomkan plattornas olika områden 217 - 218 och 117 - 118, samt det nedre vär-meöverföringsområdets olika sektioner 223 - 226 och 123 - 126, vilka harvisats placerade mitt emot varandra, alternativt placeras så att de endastöverlappar varandra delvis. Även antalet och storleken på områdena ochsektionerna kan förstås varieras.

Genom uppfinningen kan en förbättrad plattvärmeväxlare erhållas, vilken uppvisar en avsevärd förbättring för värmeväxlarens totala värmeprestanda.

Detta beror i huvudsak på det ökade flödesmotståndet i den nedre delen avvärmeöverföringspassagen i förångningskanalen. Uppfinningen skall ej be-traktas som begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, ett antal avytterligare varianter och modifikationer är möjliga inom ramen för de efterföl- jande patentkraven. 21 HÄNVISNINGSBETECKNINGAR 1 : Värmeöverföringsplattpaket 2: Flödeskanal 3: Flödeskanal 4: Vertikal axel 5: Vätskeinlopp 6: Utlopp 8: Ånginlopp 9: Kondensatutlopp 10: Kondensatutlopp 11: Flödesriktning 12: Flödesriktning 15: Nedre fördelningspassage 16: Värmeöverföringspassage 17: Nedre Värmeöverföringspassage18: Övre värmeöverföringspassage19: Övre fördelningspassage 20: Ås 21: Dal 22: Normalplan 23: Första värmeöverföringszon24: Andra värmeöverföringszon 25: Tredje värmeöverföringszon26: Fjärde värmeöverföringszon65: Nedre fördelningspassage 66: Värmeöverföringspassage 67: Nedre Värmeöverföringspassage68: Övre Värmeöverföringspassage69: Övre fördelningspassage 101: Värmeöverföringsplatta 104:105:106:108:109:110:115:116:117:118:119:120:121:122:123:124:125:126: 201:204:205:206:208:209:210:215:216:217:218:219:220: 22 Vertikal axel Vätskeinloppshål Utloppshål ÅnginloppshålKondensatutloppshålKondensat-utloppshål Nedre fördelningsområdeVärmeöverföringsområdeNedre VärmeöverföringsområdeÖvre VärmeöverföringsområdeÖvre fördelningsområde Första värmeöverföringsområdeAndra VärmeöverföringsområdeTätningsspår Första värmeöverföringssektionAndra värmeöverföringssektionTredje värmeöverföringssektion Fjärde värmeöverföringssektion VärmeöverföringsplattaVertikal axelVätskeinloppshålUtloppshål ÅnginloppshålKondensatutloppshålKondensat-utloppshålNedre fördelningsområdeVärmeöverföringsområde Ned re Värmeöverföringsområde _ Övre Värmeöverföringsområde Övre fördelningsområde Första Värmeöverföringsområde 221:222:223:224:225:226: 23 Andra värmeöverföringsområdeTätningsspår Första värmeöverföringssektionAndra värmeöverföringssektionTredje värmeöverföringssektion Fjärde värmeöverföringssektion