SE436447B - Plattvermevexlare med stralplattor - Google Patents

Description

ewa. _. ...N ...s-wa _. ...e 15 20 25 30 55 H0 vsoozss-1 2 att den gängse plattkondensorn har sina olägenheter. Eftersom ångan kondenserar på värmeöverföringsytorna i form av en film, är det omöjligt att uppnå mycket hög termisk ledningsförmåga. Ångflödet på- verkas av kondensationsförhållandet på värmeöverföringsytorna, och avvikelse av flödet och liknande har benägenhet att äga rum. Dessutom stagnerar en mycket liten, i ångan förekommande mängd av icke konden- serbar gas på värmeöverföringsytorna_och motverkar förbättring av värmeöverföringens totalkoefficient.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en plattvärmeväxlare av s k kollisions-stråletyp, vilken består av värmeöverföringsplattor, som tjänar såsom värmeöverföringselement, och strålplattor, vilka var och en har ett antal små hål.

- Enligt ett kännetecken för föreliggande uppfinning passerar ett fluidum såsom strålar genom de små hålen i strålplattorna för att kollidera med de intill strålplattorna belägna värmeöverföringsplat- torna. Det-andra fluidet strömmar längs respektive motstående värme- överföringsytor av värmeöverföringsplattorna eller sprutar mot de angivna motstående värmeöverföringsytorna av värmeöverföringsplattorna, såsom är fallet med det första fluidet. Därför har följande fördelar iakttagits. D D Fluidets tryckförlust begränsas till den tryckförlust, som för- orsakas av det fluidum, som sprutar genom de smala hålen. Eftersom fluidumströmmen är en stråle och de små hålen kan utbildas att mot- svara vilket önskat läge som helst på värmeöverföringsytorna, kan avvikelse av fluidumflödet undvikas. Eftersom de olika fluida ut- sprutas i kollisionssyfte med en alltid bestämd storlek på flödet, kan en hög stabiliserad termisk ledningsförmåga uppnås. Vidare ger strålens kollision med värmeöverföringsytorna en reningsverkan på dessa, varigenom försämring av vårmeöverföringen på grund av försmuts- ning förebyggs; _ ' _ V Denna typ av värmeöverföring med användning av kolliderande strålar säkerställer hög termisk ledningsförmâga, i det att filmtjock- 'leken minskas genom skarpa ändringar av fluidets strömningsriktning.

I detta sammanhang bör noteras, att när strålen bringas att kollidera med en vertikal, plan platta, begränsas det effektiva området för värmeöverföring till det övre området av värmeöverföringsytan, efter- som efter-stråletflödena, som strömmar nedåt uppifrån, i de andra områdena bildar en nedrinnande film på värmeöverföringsytan, vilken film blir tjockare, allt eftersom den närmar sig bottenområdet, så att en hög termisk ledningsförmåga icke kan erhållas. Till följd därav har den termiska ledningsförmågan såsom helhet benägenhet att 10 15 20 25 SO 35 40 5 7800258 1 hålla sig låg. Följaktligen är enligt ett annat kännetecken för upp- finningen dräneringsorgan anordnade på värmeöverföringsytorna för D uppsamling av efterstråle-flödena och avledning av dem från värme- överföringsytorna.

Om uppfinningen tillämpas på kondensering, ernås följande.

Eftersom ångan blåses mot värmeöverföringsytorna med relativt stor hastighet, blåses kondensatet bort genom ångans dynamiska tryck, medan det finfördelas till droppar genom ytspänningsverkan, vilket ger kvasi~droppliknande kondensation eller åtminstone en kondensation, liknande en mycket tunn film. Detta resulterar i, att många nakna ytor erhålles på varje värmeöverföringsyta, vilket ger hög kondensa- tions-värmeöverföring. Eftersom vidare de små hålen kan anordnas så, att ångan kan sprutas mot vilka önskade ställen som helst på värme- överföringsytorna,“elimineras problemet med ångflödets avvikelse.- Eftersom en förutbestämd ånghastighet kan upprätthållas vid alla ställen av värmeöverföringsytorna, är det möjligt att hindra den icke kondenserbara gasen från att stænm på värmeöverföringsytorna, varigenom de olägliga effekterna därav reduceras.

Dessa och andra ändamålimed och kännetecken för uppfinningen fram- går ytterligare av följande beskrivning under hänvisning till bifoga- de ritning. På denna visar fig_l en perspektivisk sprängvy av en grupp av plattor, vilka ingår i en plattvärmeväxlare av kollisions-stråle- typ, §ig¿g en sektion, tagen efter linjen II-II i fig 1, av plattorna i hopsatt tillstånd, §ig_ä en sidovy i längdsektion, liknande fig 2, av ett utförande med anordningar för uppsamling och avledning av efter- -stråleflödet från en värmeöverföringsyta, §ig_§ en frontvy av den viktigaste delen av en strålplatta, sedd från linjen IV-IV i fig 3, ägg en sidovy i iängdsektion, liknande fig 2, av ett utförande, anordnat så att två fluida, mellan vilka värmeutbyte skall ske, bägge bringas att spruta, och §ig¿§ en vy, motsvarande vad som synes från linjen VI-VI i fig 2, vilken vy åskådliggör en form av ång- kondensation, som erhålles, när en plattvärmeväxlare av kollisions- -stråletyp används för kondensation av ånga.

Fig l och 2 åskådliggör ett grundutförande av föreläggande upp- finning, där l och 2 betecknar strålplattor samt 3 och H värmeöver- föringsplattor. Dessa plattor sätts samman i den åskådliggjorda ord- ningsföljden och bildar mellan sig en kanal A, vilken tillföres ett första-fluidum, kanaler Al och A2, i vilka det angivna första fluidet insprutas, och en kanal B, vilken tillföres ett andra fluidum. Varje platta har fyra portar, en i vart och ett av hörnen. Av dessa portar utgör portarna 5 inlopp för det första fluidet och portarna 6 utlopp ....\..,...... . .........._._ ....~.._...-........\ ...v-u .... _ _,.__,,__ _ 10 15 20 25 _ 30 . 35 Ä0 '7800258-1 _ H i för det första fluidet, medan portarna 7 utgör inlopp för det andra fluidet och portarna 8 utlopp för det andra fluidet.

Strålplattan l bildar med den intilliggande plattan 2 kanalen A för tillförsel av det första fluidet, varvid tillförselkanalen A även begränsas av en tillhörande packning 10, anordnad i ett av plattorna begränsat mellanrum. Närmare bestämt är packningen 10 an- ordnad att omge mittpartiet av plattan och inloppsporten 5 för det första fluidet. Strålplattorna l och 2 har vardera ett antal små »hål 9, genom vilka det första fluidet sprutas ut. Därför står till- förselkanalen A för det första fluidet i förbindelse med det första fluidets inloppsportar 5 och små hål 9. Det första fluidets utlopps- D port 6 och det andra fluidets portar 7 och Biär isolerade från ut- sidan av packningar ll, 12 och 13.

.Strålkanalen Al för det första fluidet begränsas av en tillhörande packning 10, som är anordnad att omge värmeöverföringspartiet av värmeöverföringsplattan 3 och utloppsporten 6 för det första fluidet.

Därför står den i förbindelse med det första fluidets utloppsport 6 och små hål 9. Det första fluidets inloppsport 5 och det andra fluidets portar 7 och 8 är isolerade från utsidan av packningar lä, l2 resp 13. - ^ Värmeöverföringsplattan 3 är belägen intill en andra värmeöver- föringsplatta 4, och mellan dessa plattor bildas tillförselkanalen B för det andra fluidet. Tillförselkanalen B begränsas av en till- hörande packning 10, som är anordnad att.omge värmeöverföringspartiet av värmeöverföringsplattorna 3 och Ä samt portarna 7 och 8 för det andra fluidet. Därför står den i förbindelse med endast dessa portar 7 och 8. Det första-fluidets portar 5 och 6 är isolerade från utsidan av packningar l5 resp 16. Värmeöverföringsplattan Ä är belägen in- till.en efterföljande strålplatta, och dessa plattor begränsar strål- kanalen A2 för det första fluidet. Denna kanal står i förbindelse med endast det första fluidets utloppsportar 6,'såsom är fallet med den ovan beskrivna strålkanalen A1¿u _ ".

Hur det första och det andra fluidet strömmar, visas med streck- prickade linjer i fig l. Arbetssättet hos föreliggande plattvärme- växlare av kollisions-stråletyp beskrivs i det följande i avseende på de olika fluidas strömning. , D Det första fluidet 3 tillföres genom de i linje med varandra liggande portarna 5 och strömmar in i tillförselkanalen A, från vilken det sprutas in i de intilliggande strålkanalerna Al och A2 genom de små hålen 9 i strålplattorna l och 2. Strålarna från de små hålen 9 kolliderar med värmeöverföringsytorna hos värmeöverförings- 10 15 20 25 30 35 40 5 vaoozsa-1 plattorna 3 och H, som är belägna intill strâlplattorna 1 och 2.

Därefter rinner efter-stråleflödena nedåt längs värmeöverföringsytorna till de nedtíll belägna utloppsportarna 6. Ä andra sidan tillförs det andra fluidet Q genom inloppsportarna 7 och strömmar in i till- förselkanalen B för det andra fluidet, och när det strömmar nedåt intui kanalen B mot ínloppsporten 8, äger värmeväxling rum med det första fluidet a i de intilliggande strålkanalerna Al och A2 genom värmeöverföringsplattorna 3 och 4. I ' Fig 3 och U åskådliggör ett annat utförande av uppfinningen, var- vid beteckningen 21 anger en en strålplatta, utbildad med ett antal små hål 22, beteckningen 23 anger en värmeöverföringsplatta med plana värmeöverföringsytor, och beteckningen 2H anger strålar av det fluidum, som sprutas ut genom de små hälen 22. Strâlplattan 21 har på sin ena sida utsprång 25, som sträcker sig mot värmeöverföringsplattan 23 och förlöper lutande på plattytan. Utsprången har bandform, sedda i planvy, och är utbildade i ett stycke med strâlplattan 21 genom press- ning eller fästa såsom separata organ på plattan 21. När plattorna sätts samman, kommer utsprången 25 på grund därav att ha sina fram- kanter anliggande mot värmeöverföringsytan hos den intilliggande värmeöverföringsplattan 23, varigenom det bildas vattenavledande rännor 26.

De vattenavledande rännorna 26 tjänar till att uppsamla efter- -stråleflödena 27, vilka bildas, sedan strålarna från de små hålen 22 i strålplattan 21 kolliderat med värmeöverföringsytan hos värme- överföringsplattan 25, och vidare bringar de angivna rännorna efter- -stråleflödena att strömma nedåt längs utsprången 25 för att avledas.

Det bildas sålunda ingen nedätströmmande film av de från uppströms- -området av värmeöverföringsytan nedâtströmmande efter-strâleflödena, varför värmeledningsförmâgan kan förbättras. I Utsprången 25, vilka är anordnade ovanför och parallellt med varandra, utgör även effektiva distansorgan för upprätthållande av mellanrummet mellan strålplattan 21 och värmeöverföringsplattan 23.

Visserligen är utsprången 25 i det visade exemplet anordnade på strålplattan 21, men de kan även anordnas på värmeöverföringsplattan 23. I detta sammanhang må det emellertid noteras, att vid en platt- värmeväxlare av kollisions-stråletyp behöver icke strålplattorna, eftersom de icke tar direkt del i värmeöverföringen mellan de olika fluida, vara gjorda av något speciellt material utan kan vara gjorda av ett material med låg värmeledningsförmåga, såsom plast. Av detta skäl är det fördelaktigare att anordna de angivna utsprången på strål- ...ne-NW _. _.. ...mi .f- 10 15 20 25k 30 35 Ä0 6 '1800258-1 plattan, som kan framställas av ett mycket lättbearbetbart material.

I de ovan beskrivna utförandena utsprutas det ena av de fluida, mellan vilka värme skall utväxlas, men det är naturligtvis även möjligt att spruta ut bägge fluida, och ett sådant utförande visas i fig 5, vilken visar en sektion liknande fig 2. Enligt fig 5 utsprutas det andra fluidet Q, som vid utförandet enligt fig 2 helt enkelt strömmar genom tillförselkanalen B, från tillförselkanalen B, vilken begränsas 'av strålplattorna 31 och H1, genom små hål 9 i dessa senare plattor in i strålkanalerna Bl och B2, så att det kolliderar med värmeöver- föringsytorna hos värmeöverföringsplattorna 3 och Ä.

Vid bestämmandet av huruvida det ena eller bägge fluida skall sprutas ut må följande beaktas.

Såsom för total-koefficíenten av värmeöverföringen, vilken be- stämmer utbildningen av värmeväxlare,.är i allmänhet den lägre av värmeöverföringens filmkoefficienter för fluidet med den högre eller den lägre temperaturen av avgörande faktor. Vid beaktande av det fluidum, för vilket filmkoefficienten är den lägre (i många fall är filmkoefficienten för gaser lägre än den för vätskor), såsom det första fluidet, är det därför möjligt att förvänta sig en markerad förbättring av värmeväxlingen såsom helhet.

Fig 6 visar, hur ångan kondenserar, när en plattvärmeväxlare av kollisions-stråletyp enligt föreliggande uppfinning används för kon- densation av ånga. Detta beskrivs nu med hänvisning till fig 2.

Den gas, för vilken filmkoefficíenten för värmeöverföring antas vara den lägre, dvs ånga, tillföres tillförselkanalen A, från vilken den sprutas genom de små hålen 9 in i strålkanalerna Al och A2, och blåser mot värmeöverföringsplattorna 3 och 4. Ä andra sidan strömmar den kylande vätskan genom tillförselkanalen B. Den kylande vätskan . kan naturligtvis även sprutas ut, såsom beskrivits i samband med det i fig 5 visade utförandet.. a _ Till följd därav sker värmeväxling mellan ångan och den kylande vätskan genom värmeöverföringsplattorna 3 och 4 med-ångkondensation på dessa plattors värmeöverföringsytor. Ãngan kondenserar till drop- par, såsom visas i fig 6, eller åtminstone till mycket tunna filmer.

Eftersom ångan blåses mot värmeöverföringsytan med förhållandevis stor hastighet, sprids kondensatet omkring av ångans dynamiska tryck - och finfördelas till droppar på grund av ytspänningens verkan. Där- för blir det många nakna ytor, som icke täcks av kondensatfilm, på värmeöverföringsytorna, varför överföringen av kondensationsvärme förbättras.

Claims (3)

7800258-1 7 Eftersom uppenbarligen många vitt varierande utföranden av upp- finningen kan ifrägakomma, utan att uppfinningstanken frängás, måste det inses att uppfinningen icke är begränsad till de visade, speciel- la utförandena. Patentkrav

1. Plattvärmeväxlare, i vilken värmeväxlingen mellan två fluída sker indirekt genom en mångfald värmeöverföringsplattor och en mångfald strâlplattor, de senare med ett antal hål därigenom, jämnt fördelade över ytan, k ä n n e t e c k n a d att ett första fluídum kan sprutas genom hålen (22) i var och en av strål- plattorna (1 och 2) för att slå an mot den däremot vända överförings- ytan av en närliggande värmeöverföringsplatta (3,4), under det att ett andra fluidum kan strömma längs värmeöverföringsytan på den andra sidan av nämnda närbelägna värmeöverföringsplatta eller kan aV sprutas mot värmeöverföringsytan på den andra sidan av den närbe- lägna värmeöverföringsplattan på samma sätt som det första fluídum, varvid en mångfald_utskjutande ribbor eller flänsar är anordnade på en yta av varje värmeöverföríngsplatta eller strålplatta, vilkas utsprång ligger an mot den däremot vända ytan för den närbelägna plattan för att ge kanaler för uppsamlande och avgivande av flui- dumströmmarna som åstadkommas av fluidnmstrålarnas anslag från strålplattornas hål mot den däremot vända ytan.

2. Plattvärmeväxlare enligt krav 1, k ä n nte t e c k n a d a v att de ríbb- eller flänsformade utsprången är anordnade lutande på den ena ytan av varje värmeöverföringsplatta (23) eller strålplatta (21), varvid utsprången (25) stöder mot ytorna av intilliggande plattor, så att vätskeavledande spår bildas för uppsamling och avledning av de efterstrâleflöden som bildats av det genom hålen utsprutande fluidet.

3. Plattvärmeväxlare enligt krav 1, k än n e t e c k n a d a v att de bägge fluída utgöres av ånga och en kylande vätska och värmeväxlingen dem emellan leder till att ångan kondenseras.