SE193486C1 - - Google Patents

Description

Uppfinnare: P S Knudsen Prioritet begard frem den 13 oldober 1955 (Danmark) Foreliggande uppfinning avser ett forfarande for varmeoverfOring mellan tva strommande medier, som vart for sig sasom medium-strain ledas genom av tvh vid sidan av varandra belagna korrugerade och inbordes parallella varmevaxlingsplattor begransade kanaler, varvid en mediumstrom under passagen genom en kanal bibringas riktningsandrande impulser, som frail kanalvaggarna bibringas mediumstrommen fordelad Over stromningskanalens bredd i flera vid sidan av varandra beldgna impulser. Uppfinningen avser ocksa en varmevaxlare for forfarandets genomfOrande.

For att uppna effektiv och likformig marineoverforing mellan de strommande medierna iir det onskvart att bibringa medierna en turbulent rorelse. Harigenom onskar man forhindra att vissa skikt av mediestrommen rora sig med fOrsprang framfor andra skikt av denna strom. Genom turbulens kan man oak-sit undvika fastbranning av mediet ph plattorna.

Da varmevaxlingsplattor i allmanhet bestii av ett dyrbart material, i de fiesta fall ay rostfritt stal, ãr det av ekonomiska skill onskvart att den disponibla varmevaxlingsytan pit varje platta under givna forhallanden utformas sit stor som mojligt.

Det dr kant att framkalla turbulens roedelst atgarder, som samtidigt medfora ett vasentligt tryckfall i de genom kanalerna passerande mediestrommarna. Andamalet med uppfinningen är att ange, huru en optimal varmeoverfOring vid givna forhallanden skall krinna astadkommas, dvs. sit att man samtidigt med sit stor varmevaxlingsyta som mOjligt under genomstromningen genom kanalerna mellan plattorna uppnar sit stor turbulens som mojligt i medierna samtidigt som tryckfallet blir sit ringa som mojligt.

Dena andamal uppnas enligt uppfinningen genom att varje impuls ar sammansatt av en i riktning av plattans plan och en tvars mot plattans plan svangande komposant och att fran motsatta sidor am kanalvagarna kommande impulser verka i riktningar, som korsa varandra, sett i huvudstrOmsriktningen, samt att storleken av hela mediestrommens tvarsektionsarea i en kanal pa alla stallen utmed kanalens stromninglangd Mlles huvudsakligen konstant. Under stromningen genom kanalerna bli medierna salunda kraftigt omvirvlade i ett snettliggande plan och korsa samtidigt varandra, varigenorn mycket effektiv genomvirvling erhalles. Da nagra skadliga fortrangningar av genonastromningsarean icke upptrada, undgas ovannamnda tryckfall tinder mediernas stromning genom plattmellanrummen.

Sarskilt effektiv och Over hela den genomstrommande ytan ensartat fordelad genomvirvlin.g ay mediumstrommen kan enligt uppfinningen uppnas genom att impulserna utmed stromningskanalernas langd for varje kanalvagg folja i sidled forlopande sicksacklinjer, som for de frail den ena kanalvaggen pit mediumstrommen inverkande impulserna liipa I motsatt riktning mot sicksacklinjerna for de fran den andra kanalvaggen pa mediumstrOmmen inverkande impulserna samt korsa dessa utmed kanallangden med regelbunden upprepning mellan varje vandpunkt hos vagrorelsen. 2— — En for genomforande av namnda forfarande lampad varmevaxlare kan besta av ett antal inbordes parallella och pa inbordes avstand frail varandra anbragta plattor, vilkas ytor aro forsedda med en i huvudsak tvars mot stromriktningen forlopande grupp av vagformiga -veck, och vid vilka utskjutande delar av vecken i en platta ingripa i av vecken begransade vagdelar i angransande platta. Enligt uppfinningen kannetecknas denna varmevaxlare av att de vagformiga vecken hos hada plattorna i ett plattpar aro overlagrade av en annan grupp veck, som bildas av i stromningsriktningen i sicksack forlOpande veck, varvid plattornas sicksackformationer aro identiska men orienterade motsatt i forhallande till en axel vinkelratt mot plattans plan pa sadant sail, att den ena plattans sicksackveck i ett plattpar upprepade ganger korsa den andra plattans mitt emot belagna sicksaekveck, och att kanaltvarsektionens area pa alla stallen utmed stromningskanalens langd har i huvudsak konstant storlek.

Vid en varmevaxlare dar veckningen av ytorna hos ett plattpars plattor i stromningsriktningen upprepas periodiskt, sit att den av plattorna begransade kanalens geometriska tvarsektionsform sett i stronniktningen periodiskt fOrandrar utseende fran en gransform till en annan, kan en valavstyvad konstruklion enligt uppfinningen astadkommes genom att plattorna med veckryggar anliaga mot varandra pa stallen dar kanaltvarsebktionen har en av sina gransformer.

For uppfinningens genomforande fir det vi-dare lampligt att de i stromningsriktningen forlopande vecken pit de tva plattorna i ett plattpar ha samma djup. En intensiv och tat genomvirvling kan enlist uppfinningen sarskill uppnas genom att vandpunkterna pa sicksacklinjerna till plattornas i stromningsriktningen fOrlopande veck omvaxlande ligga pa asarna resp. dalarna av plattornas Overlagrade tvarveck.

Vid ett jamforande fors& mellan en varmevaxlare med pa sistnamnda satt utformade och anbragta plattelement och en. varmevaxlare med plattelement, som endast ha i elementens tvarriktning forlopande, ribbformiga uppressningar, vilka begransa delkanaler, har det visat sig att tryckforlusten i en plattstapel eller ett plattpaket, uppbyggt av plattor enligt uppfinningen blir 20-25 % mindre an i plattpaket, som uppbyggts av de namnda kanda plattelementen. I hada fallen voro fOrsoksforhallandena lika, i det att samma antal plattelement i de tvit plattpaketen anvandes samt roranslutningarna anordnades pa sadant salt, att de tva plattpaketen komma att arbeta under exakt samma betingelser.

Den namnda mindre tryckforlusten vid plattpaketet enligt uppfinningen mojliggjorde en Okning av mangden av det genomstrommande mediet. Den darigenom uppnadda ok ningen av varmeOverfOringen i forhallande till varmeoverforingen vid den kanda anordningen var 10-12 %.

De forsok, som givit ovannananda resultat, ha genomforts med mediummangder av nor- mal storlek. Forsoken ha darefter utvidgals till att a.ven omfatta sma mediummangder. Vid dessa forsok har det visa sig, att resulta- ten vid den namnda, enligt uppfinningen utformade varmevaxlaren voro annu gynnsammare jamfOrt med resultaten vid den kanda varmevaxlaren an am man arbetade med mediummangder av normal storlek.

Sistnamnda effekt ar sarskilt gynnsam i de fall, da den enligt uppfinningen utformade varmevaxlaren anvandes for pastbrisering av gradde, dvs. utformas som en apparat med liten kapacitet, enar sadana apparater icke endast ha ringa kapacitet utan a.ven kunna utsattas for arbetsbetingelser, dar kapaciteten kan variera med upp till 50 O.

Om man skall forsoka uppna en motsvarande god varmeoverforing medelst endast i en riktning av plattelementen forlopande vag- formiga yea, blir det nodvandigt att utforma dessa pa sadant salt, att vasentliga for- trangningar av genomstromningsarean upp- sta, vilket skulle medfora vasentliga tryckforluster i mediumstrommen. Vid en kand kon- struktion av delta slag är det salunda for uppnaende av kraftig turbulens nodvandigt att lata genomstromningsareans storlek variera i forhallandet 1:4.

Uppfinningen shall i det foljande beskrivas nfirmare med hanvisning till bifogade rit- ningar, dar fig. 1 i perspektiv visar delar av tva likartat utformade, Over varandra lagda viirmevaxlarplattor, vilka hada aro forsedda med sival i stromnings- resp. langdriktning- en forlopande, varandra overlagrande vagformiga veckgrupper, av vilka de i stromnings- resp. langdriktningen forlOpande vecken sick- sackformigt stracka sig mot varandra frau platta till platta. Fig. 2 ar en sektion enligt linjeni fig. 3, vilken sistnamnda figur visar en. del av ett plattpar enligt fig. 1, sedd uppifran. Fig. 4 ar en sektion enligt linjen IV—IV i fig. 3, fig. 5 en sektion enligt linjen V—V i fig. 3, fig. 6 en sektion enligt linjen VI —VI i fig. 3, fig. 7 en sektion enligt linjen VII—VII i fig. 3, fig. 8 en sektion enligt linjen VIII—VIII i fig. 3, fig. 9 en sektion enligt linjen IX—IX i fig. 3 och fig. 10 en sektion enligt linjen X—X i fig. 3.

Fig. 1 visar delar av tva varmevaxlarplattor 10 och 12, som aro lagda Over varandra for att bilda genomstromningskanaler. Varje plat- ta ar forsedd med en grupp av i plattans tvarriktning forlopande, tatt vid sidan av varandra liggande, vagformiga veck 14 och en grupp av i plattans stromnings- resp. langdriktning farlopande tatt vid sidan av varandra liggande, vagformiga veck 16. Vecken i varje grupp stracka sig parallellt med varandra. Vecken — —3 16 i varje platta stracka sig vidare i sin langdriktning sicksackformigt och overlagra vec- ken 14 varvid sicksacklinj ens andpunkter om- vaxlande ligga pa veckens 14 Oversta och nedersta partier. De langsgaende veckens 16 sicksackforlopp är fran platta till platta ut- format motlopande, sá att den ena plattans langsgaende vagor 16 upprepade ganger korsa angransande plattas langsgaende veck. I ovrigt stracka sig tvarveckens 14 ryggar pa en platta in i de genom tvarvecken. 14 i angransande platta bildade ryggarna eller asarna. Vecken 16 i bada plattorna ha samma djup.

Genom denna anordning uppnas att det nedersta partiet av varje pa den oversta plattan 10 utformad sick-sackkorrugering, som bildas av tva langstrackta, i vinkel mot varandra anordnade deformeringar 18 och 20, ligger pa ryggen av en motsvarande sicksackkorrugering pa den nedersta plattan 12, sâ att varje sicksackkorrugering 18, 20 stodes vid fyra punkter pa den underliggande plattan (se fig. 3), dar stodpunkterna for siasackkorrugeringarna i plattan 10 aro betecknade med S. Sicksackkorrugeringarnas toppunkter aro betecknade med T. Tack vare sitt ingrepp i varandra dragas varmevaxlarnas plattor under hopspanningen, sett i plattornas langdriktning, ihop pa avsedd plats. Plattorna aro med andra ord sjalvinstallande i langdriktningen for mediernas stromning, med hansyn till sitt inbordes lage. Vid den visade anordningen ligga sicksackkorrugeringarnas toppunkter pa de pa varandra lagda plattorna Over varandra. En inbordes forskjutning av plattorna tvars mot strOmningsriktningen medf Or endast att dessa toppunkters inbordes lage fOrandras fran platta till platta titan att plattornas in-hordes avstand darvid forandras.

Genomstromningsriktningen for sektionerna enligt fig. 2 och 4-6 stracker sig vinkelratt mot ritningsplanet, medan genomstromningsriktningen for sektionerna enligt fig. 3 och 7-9 visas med pilar.

Den i fig. 6 visade sektionen stracker sig genom en rad stodpunkter S. Den i fig. 4 visada sektionen ligger mittemellan tva rader stodpunkter medan den i fig. 5 visade sektionen ligger mellan sektionerna enligt fig. 4 och 6. De mellan plattorna bildade kanalerna A i samtliga sektioner ha praktiskt taget lika stor tvarsektionsarea. Daremot kommer kanaltvarsektionens geometriska form att andras fran fig. 4-6 och omvant. Den genom plattorna begransade kanalens geametriska tvarsektionsformer forandra i stromningsriktningen periodiskt sitt utseende frail en gransform till en. annan. Var och en av de visade plattornas veckgrupper strava att var for sig bibringa det strommande mediet riktningsandrande impulser, och av ritningen framgar, att var och en av dessa impulser ar sammansatt av en i plat-tans plan svangande och en vinkelratt mot detta plan svangande komponent och att frail motsatta sidor av kanalvaggen kommande im- pulser verka i riktningar, som korsa strom- ningsriktningen, varigenom en turbulens uppstar, utan att flagon andring av tvarsektions- areans storlek for hela mediumstrommen ge- nom kanalen eller stromningshastigheten erfordras. Turbulensverkan paverkar hell: vat- skestrommen, varigenom en icke onskad forsprangsrorelse av ett vatskeskikt f6re ett annat forhindras.

Forandringen av tvarsektionsformen, t. ex.. fran den i fig. 4 till den i fig. 6 visade formen och tillbaka till formen enligt fig. 4 sker fyra ganger, da vatskan ror sig frail en vagtopp T till nasta vagtopp. Vid en utforingsform av de visade plattorna kan vagbredden for tvarvagorna 14 vara 40 mm. Vid normal genomstromningshastighet av c :a 0,5 m/sek kommer salunda den periodiska forandringen av tvarsektionsformen att ske med en frekvens av c:a 50 perioder/sek. Periodtalet for'cle genom de sicksackformiga langdvecken 16 orsaliade svangningarna am c:a 12 perioder/sek. Det beror antagligen pa mojligheten att man kan uppna ett hogt periodtal, att en kraftig turbulensverkan aven erhalles vid smtt strOmningshastigheter.

Om plattornas läge i forhallande till varandra andras sO. att den ena plattan forskjutes i tvarriktningen i forhallande till det andra plattelementet, komma de i fig. 4-6 visade sektionerna att Andra sitt lage men forbli i ovrigt of or andrade.

Claims (6)

Patentansprak:

1. Forfarande fOr varmeOverforing mellan tvd str6mmande medier, som vart f Or sig sasom mediumstrom ledas genom tva vid sidan av varandra belagna korrugerade och av in-hordes parallella varmevaxlingsplattor begransade kanaler, varvid en mediumstrom under passagen genom en kanal bibringas riktningsandrande impulser, som fran kanalvaggarna bibringas mediumstrommen fordelad Over stromningskanalens bredd i flera vid sidan av varandra och utmed stromningskanalens langd i flera efter varandra belagna impulser, kannetecknat av att varje impuls ãr sammansatt av en i riktning av plattans plan och en tvars mot plattans plan svangande komposant och att fran motsatta sidor av kanaIvaggarna kommande impulser verka i riktningar, som korsa varandra, sett i huvudstromsriktningen, samt att storleken av hela mediestrommens tvarsektionsarea i en kanal pa alla stallen utmed kanalens stromningslangd Wiles huvudsakligen konstant.

2. Forfarande enligt patentanspraket 1, kannetecknat darav att impulserna utmed strainningskanalernas langd for varje kanalvagg folja i sidled fOrlopande sicksacklinjer, som — 193 986 — for de fran den ena kanalvaggen pa mediumstrommen inverkande impulserna lopa i motsatt riktning mot sicksacklinjerna for de fran den andra kanalvaggen pa mediumstrommen inverkande impulserna samt korsa dessa utmed kanallangden med regelbunden upprepfling mellan varje vandpunkt hos vagrorelsen.

3. Varmevaxlare for genomforande av forfaringssattet enligt patentanspraket 1 eller 2 bestaende a-v ett antal inbordes parallella och pa inbOrdes avstand frail varandra anbragta platter, vilkas ytor aro fOrsedda med en i havudsak tvars mot stromriktningen forlopande grupp av vagformiga veck, och vid vilka atskjutande delar av vecken i en platta ingriper i av vecken begransade vagdalar i angransande platta, kannetecknat av att de vagformiga vecken hos hada plattorna i ett plattpar aro overlagrade av en annan grupp veck, som bildas av i stromningsriktningen i sicksack fOrlopande veck, varvid plattornas sicksackformationer aro identiska men orienterade motsatt i forhallande till en axel vinkelratt mot plattans plan pa sadant salt, att den ena plat-tans sicksackveck i ett plattpar upprepade _ganger korsa den andra plattans mitt emot -belagna sicksackveck, och att kanaltvarsektionens area pa alla stallen utmed stromningskanalens langd har i huvudsak konstant storlek.

4. Varmevaxlare enligt patentanspraket 3, dar veckningen av ytorna hos ett plattpars plattor i stromningsriktningen upprepas periodiskt, sã att den av plattorna begransade kanalens geometriska tvarsektionsforrn sett i stromriktningen, periodiskt forandrar utseende fran en. gransform till en annan, kannetecknad av att plattorna med veckryggar anligga mot varandra pa stallen (S) dar kanaltvarsektionen har en av sina gransformer.

5. Varmevaxlare enligt patentanspraket 3, kannetecknad av att de i stromningsriktningen forliipande vecken hos de tvâ plattorna i ett plattpar ha samma djup.

6. Varmevaxlare enligt nagot av patentanspraken 3-5, kannetecknad av att vandpunkterna hos sicksacklinjerna till. plattornas i striimningsriktningen forlOpande veck omvaxlande ligga pa ryggarna och vagdalarna av plattornas overlagrade tvarveck. Anforda publikationer: Patentskrifter fran Sverige 135 430, 137 587, 148 402; Tyskland. 826 445.