DE19948222C2 - Plattenwärmetauscher - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Plattenverdampfer zum Verdampfen eines Fluids mit einer
Anzahl aufeinanderliegender Wärmeübertragungsplatten ist aus
der WO 91/16589 A1 bekannt. Durch wellblechartige Ausbildung der
Wärmeübertragungsplatten werden hier zwischen den einzelnen
Platten Strömungsräume für die Wärmetauschermedien zur Verfü
gung gestellt. Zur Schaffung eines optimalen Strömungswider
standes für das Fluid und den erzeugten Dampf ist hierbei vor
gesehen, die Pfeilungswinkel der einzelnen Strömungskanäle
entlang der Länge des Plattenverdampfers veränderlich auszuge
stalten.
Es ist ferner bekannt, mit fischgrätenmusterartigen Struktu
rierungen ausgebildete Wärmeübertragungsplatten zur Erzeugung
von Kreuzkanalstrukturen wechselseitig bzw. gegenläufig anzu
ordnen. Das heißt, es werden im wesentlichen w-förmige fisch
grätenmusterartige Strukturierungen und m-förmige fischgräten
musterartige Strukturierungen übereinander zur Anordnung ge
bracht. Hierbei wird über die gesamte Strömungslänge des Plat
tenwärmetauschers entsprechend der fischgrätenmusterartigen
Strukturierung ein konstanter Pfeilungswinkel eingestellt. Un
ter Pfeilungswinkel wird hierbei ein Winkel zwischen der
Hauptströmungsrichtung der Wärmetauschermedien und den fisch
grätenmusterartigen Strukturierungen der Wärmeübertragungs
platten verstanden. Die Medienzu- und -abführung erfolgt her
kömmlicherweise durch je eine Bohrung, welche mit den entspre
chenden Strömungskanälen des Plattenwärmetauscher kommunizieren.
Insgesamt ergeben sich durch die abwechselnde Anordnung w- und m-förmiger, fischgrä
tenartige Muster für beide Wärmetauschermedien gleiche Strömungskanalvolumina (gleiche
Volumina auf Primär- und Sekundärseite des Plattenwärmetauschers).
In der Patentschrift AT 317 269 wird für einen solchen Plattenwärmetauscher mit fischgräten
musterartigen Strukturierungen angegeben, dass sich die Fischgrätenmuster für zwei
verschiedene Plattentypen im Pfeilungswinkel bezüglich der Plattenmittelachse und/oder in
ihrer Höhe und/oder ihrem Rasterabstand unterscheiden können.
Als nachteilig bei herkömmlichen Plattenwärmetauschern erweist sich, dass sich aufgrund der
entstehenden Kreuzkanalstrukturen bei wechselseitiger Anordnung der fischgrätenartigen
Strukturierungen Strömungskanäle mit relativ großen Volumina ergeben. Dies führt beispiels
weise bei zu verdampfenden Medien zu einem Auftreten des Leidenfrost'schen Phänomens,
welches beispielsweise auch bei einem Auftreffen eines Wassertropfens auf eine heiße Herd
platte zu beobachten ist: Trotz Wärmeeinwirkung kommt es hier nicht zu einem Verdampfen
des Tropfens, sondern zu einer Aufspaltung in eine Anzahl kleinere Tropfen.
In der Patentschrift CH 277 448 ist ein Plattenwärmetauscher der eingangs genannten Art
beschrieben, der aus gewellten Wärmeübertragungsplatten aufgebaut ist, wobei die Wellstruk
turen zwischen je zwei benachbarten Platten sowohl für die primärseitigen als auch für die
sekundärseitigen Strömungskanäle unter Beibehaltung eines gewissen Abstands ineinandergrei
fend gleichsinnig angeordnet sind, wobei wenigstens Bereiche an den Wellenbergen so
deformiert sind, dass deren Scheitelpunkte selbst auf einer Wellenlinie liegen, um eine Wirbel
bildung zu begünstigen.
In der Offenlegungsschrift WO 91/16589 A1 ist ein Plattenwärmetauscher zur Fluidver
dampfung offenbart, bei dem jede Platte in Hauptströmungsrichtung der Strömungskanäle in
mehrere aufeinanderfolgende Zonen mit unterschiedlichen Strukturierungen unterteilt ist,
wobei es sich z. B. um schräg verlaufende Rippenstrukturen handeln kann, deren Schrägwinkel
für die verschiedenen Zonen unterschiedlich gewählt ist. Jede Platte ist an einer Schmalseite im
einen Eckbereich mit einem Einlass für ein erstes Wärmetauschermedium und im anderen
Eckbereich mit einem Auslass für ein zweites Wärmeträgermedium sowie an der gegenüberlie
genden Schmalseite in beiden Eckbereichen mit je einem Auslass für das zweite
Wärmetauschermedium und in einem zwischenliegenden Mittenbereich mit einem Einlass für
das erste Wärmetauschermedium versehen.
In der nachveröffentlichten Offenlegungsschrift DE 199 30 398 A1 ist ein Plattenwärmetau
scher mit übereinander angeordneten Wärmetauscherplatten beschrieben, zwischen welchen
primärseitige Strömungskanäle für ein erstes Wärmetauschermedium und sekundärseitige
Strömungskanäle für ein zweites Wärmetauschermedium ausgebildet sind, wobei die primär
seitigen Strömungskanäle mit wenigstens einem durch die Wärmetauscherplatten verlaufenden
Einlasskanal zur Zufuhr des ersten Wärmetauschermediums und wenigstens zwei durch die
Wärmetauscherplatten verlaufenden Auslasskanälen zur Ausgabe des ersten Wärmetauscher
mediums kommunizieren, wobei der Einlasskanal an einem Ende des Plattenwärmetauschers
im Bereich seiner Mittelachse in der Hauptströmungsrichtung und die Auslasskanäle an dem
jeweils anderen Ende des Plattenwärmetauschers symmetrisch versetzt bezüglich der Mit
telachse ausgebildet sind. Wenigstens ein Teil der Platten ist mit z. B. fischgrätenmusterartigen
Strukturierungen versehen, wobei jedoch die Platten so gestaltet und im Plattenstapel angeord
net sind, dass in Stapelrichtung das tiefste Niveau von Strukturierungen einer jeweiligen Platte
auf oder mit Abstand über dem höchsten Niveau der Strukturierungen der vorhergehenden
Platte liegt, so dass sich jeweils gegenüberliegende Strukturierungen nicht ineinandergreifen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen Plattenwärmetauschers der eingangs
genannten Art, bei dem für wenigstens eines der Wärmetauschermedien das Leidenfrost'sche
Phänomen und/oder ungleichmäßige Temperaturgradienten weitgehend vermieden werden
und/oder eine hohe Wärmeübertragungseffizienz bei relativ niedrigem Druckverlust gegeben
ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Plattenwärmetauscher mit den Merkmalen des Patent
anspruchs 1, 2 oder 4.
Mittels des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ist es durch wenigstens teilweises In
einandergreifen der Strukturierungen möglich, insbesondere die Strömungskanäle für ein zu
verdampfendes Medium sehr klein bzw. schmal auszubilden, so daß insgesamt primärseitig nur
ein kleines Strömungsvolumen zur Verfügung steht. Durch diese Maßnahme ist eine besonders
gute Wärmeübertragung an ein zu verdampfendes Medium möglich, wobei beispielsweise
Effekte wie das Leidenfrost'sche Phänomen wirksam vermieden werden können.
Beim erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 sind des weiteren für we
nigstens eines der Wärmetauschermedien ein sich durch die Wärmeübertragungsplatten
erstreckender, mit den primärseitigen oder sekundärseitigen Strömungskanälen kommunizie
render Einlasskanal zur Einführung des Wärmetauschermediums in den Plattenwärmetauscher,
und zwei sich durch die Wärmeübertragungsplatten erstreckende, mit den primärseitigen bzw.
sekundärseitigen Strömungskanälen kommunizierende Auslasskanäle zur Ausgabe des Wär
metauschermediums vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann eine sehr gleichmäßige
Strömung des Wärmetauschermediums innerhalb des Plattenwärmetauschers erreicht werden,
wodurch temperaturgradientenbedingte thermische bzw. mechanische Belastungen des Plat
tenwärmetauschers wirksam vermindert werden können.
Zweckmäßigerweise ist die Einlassöffnung an einem Ende des Plattenwärmetauschers im
Bereich seiner Mittelachse bezüglich der Hauptströmungsrichtung ausgebildet, wobei die Aus
lassbohrungen an dem anderen Ende des Plattenwärmetauschers symmetrisch versetzt
bezüglich der Mittelachse ausgebildet sind. Hierdurch kann eine im wesentlichen Y-förmige
Strömung der Wärmetauschermedien durch den Wärmetauscher gewährleistet werden, was zu
einer insgesamt symmetrischen Temperaturverteilung führt, wodurch eine übermäßige thermische
Belastung, insbesondere eine Überhitzungsgefahr, wie sie bei herkömmlichen Platten
wärmetauschern auftrat, wirksam vermieden werden kann.
Beim erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher nach Anspruch 2 sind die Wärmeübertra
gungsplatten als Bleche mit fischengrätenmusterartiger Strukturierung ausgebildet, wobei zur
Bildung der primärseitigen Strömungskanäle jeweils zwei im wesentlichen gleichsinnig verlau
fende Strukturierungen übereinander zur Anordnung kommen und zur Bildung der
sekundärseitigen Strömungskanäle jeweils gegenläufige Strukturen zur Erzeugung von Kreuz
kanalstrukturen übereinander zur Anordnung kommen. Fischgrätenmusterartig geformte Bleche
weisen auf beiden Seiten eine erfindungsgemäß verwendbare Strukturierung auf. Bei Überein
anderanordnung jeweils im wesentlich gleichförmig verlaufender fischgrätenmusterartiger
Strukturierungen können zwei Wärmeübertragungsplatten zur Bildung sehr schmaler Strö
mungskanäle sehr nahe aneinander herangeführt werden, wobei die Erhebungen des einen
Musters in die Vertiefungen des anderen Musters unter Beibehaltung eines minimalen bzw.
gewünschten Abstandes eingreifen. Entsprechend kann durch Übereinanderanordnung einer
gegenläufigen bzw. nicht gleichsinnig verlaufenden fischgrätenmusterartigen Strukturierung
eine Strömungskanalseite mit relativ großem Volumen zur Verfügung gestellt werden, wobei
es hier aufgrund der Kreuzkanalstruktur zu einer sehr guten Wärmeübertragung eines Wärme
trägermediums an die Wärmeübertragungsplatten kommt.
Beim erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4 wird ein Pfeilungswinkel der
Strukturierungen der Wärmeübertragungsplatten bezüglich der Mittelachse des Plattenwärme
tauschers in der Hauptströmungsrichtung stetig variiert. Beispielsweise kann durch
Verminderung des Pfeilungswinkels in Strömungsrichtung des Wärmeträgers ein Druckverlust
des Wärmeträgers minimiert werden. Entsprechendes gilt bei abnehmendem Pfeilungswinkel in
Strömungsrichtung des zu verdampfenden Mediums.
Zweckmäßigerweise sind zur Einstellung der Höhe der Strömungskanäle Abstandselemente
zwischen den Wärmeübertragungsplatten vorgesehen. Insbesondere im Falle von Wärmeüber
tragungsplatten, welche mit gleichsinniger Strukturierung übereinander angeordnet sind, kann
mittels derartiger Abstandselemente ein gewünschter bzw. notwendiger minimaler Abstand zur
Schaffung eines ausreichenden Kanaldurchmessers gewährleistet werden. Mittels derartiger
Abstandselemente können sowohl die primär- als auch die sekundärseitigen Strömungskanäle
in optimaler Weise an die konkreten Gegebenheiten angepasst werden. Die Abstandselemente
erweisen sich ferner als vorteilhaft, da sie beim Durchströmen der Strömungskanäle Turbulen
zen der durchströmenden Medien verursachen, wodurch die Wärmetauschereigenschaften des
Plattenwärmetauschers weiter verbessert sind.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die primärseitigen und/oder sekundärseiti
gen Strömungskanäle eine Beschichtung auf, mittels welcher die Effizienz des Wärmetauschers
durch Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche verbessert wird, wenn die Beschichtung
eine definierte Rauhheit aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Beschichtung der primärseitigen und/oder
sekundärseitigen Strömungskanäle mit einem Katalysatormaterial dotiert, wodurch im Wär
metauscher eine katalytische Reaktion ermöglicht wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers wird nun
anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In dieser zeigt:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Wärmeübertragungsplatte, welche einen Teil
des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers bildet,
Fig. 2 eine schematische seitliche Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers entlang der Linie A-A der Fig. 1,
und
Fig. 3 eine schematische Skizze zur Darstellung eines Ineinandergreifens der Strukturie
rungen zweier übereinander angeordneter Wärmeübertragungsplatten.
In Fig. 1 ist eine Wärmeübertragungsplatte in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Man
erkannt eine beispielsweise mittels Prägen in ein Blech eingebrachte fischgrätenmusterartige
Strukturierung 10. Die Strukturierung 10 weist Erhebungen und Vertiefungen auf. Auch die in
der Darstellung der Fig. 1 nicht sichtbare Rückseite der Wärmeübertragungsplatte 2 weist
eine entsprechende Strukturierung auf. Die Wärmeübertragungs
platte 2 ist mit einer Anzahl von Bohrungen 4, 5, 6, 7 ausge
bildet. Bei Übereinanderanordnung einer Anzahl von Wärmeüber
tragungsplatten 2 bilden diese Bohrungen Einlaßkanäle bzw.
Auslaßkanäle für die Wärmetauschermedien, wie im folgenden be
schrieben wird. Man erkennt in der Fig. 1, daß jeweils zwei
Bohrungen 4, 7 auf der Mittelachse M der Wärmeübertragungs
platte angeordnet sind, während die übrigen Bohrungen 5 bzw. 7
symmetrisch bezüglich dieser Mittelachse M positioniert sind.
In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Plattenwärmetauschers in einer schematischen
seitlichen Schnittansicht dargestellt. Man erkennt, daß hier
bei ein Anzahl von Wärmeübertragungsplatten 2 übereinander an
geordnet sind. Die Wärmeübertragungsplatten 2 sind hierbei in
einem Gehäuse 20 angeordnet, welches einen unteren Teil 20a,
einen oberen Teil 20b und seitliche Wandungen 20c aufweist.
Man erkennt, daß aufgrund der Übereinanderanordnung der Boh
rungen 4 ein Einlaßkanal 40 entsteht, über welchen ein Wärme
trägermedium in sekundärseitige Strömungskanäle einführbar
ist, wobei die sekundärseitigen Strömungskanäle ihrerseits mit
einem Auslaßkanal 50 kommunizieren, welcher durch die Überein
anderanordnung der Bohrungen 5 gebildet wird. Ein zu verdamp
fendes Medium ist entsprechend über einen Einlaßkanal 70 (ge
bildet durch Übereinanderanordnung der Bohrungen 7) in primär
seitige Strömungskanäle einführbar, welche wiederum mit einem
Ausgangskanal 50 kommunizieren, welche durch Übereinander
anordnung der Bohrungen 5 entsteht. Die primär- und die sekun
därseitigen Strömungskanäle kommunizieren nicht miteinander.
Es sei angemerkt, daß in der Darstellung der Fig. 2 zwei von
entgegengesetzten Seiten zugeführte Einlaßkanäle 70 gebildet
sind. Es ist in gleicher Weise möglich, nur einen, mit sämtli
chen primärseitigen Strömungskanälen kommunizierenden Einlaß
kanal 70 vorzusehen. Sämtliche Kanäle weisen zylinderförmige
Rohre auf, welche in ihren Seitenwandungen mit entsprechenden
Öffnungen zur Schaffung der jeweils gewünschten Verbindungen
mit den Strömungskanälen ausgebildet sind.
Es ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, die primär- und sekun
därseitigen Strömungskanäle mit verschiedenen Kanaldurchmes
sern bzw. Volumina auszubilden. Zur Bildung einer primärseiti
gen Kanalstruktur, durch welche insbesondere ein zu verdamp
fendes Wärmetauschermedium strömen soll, werden zu diesem
Zwecke zwei Wärmeübertragungsplatten, wie sie in Fig. 1 darge
stellt sind, derart übereinander angeordnet und aneinander fi
xiert, daß die jeweiligen fischgrätenmusterartigen Strukturie
rungen parallel zueinander verlaufen, wobei die Erhebungen der
einen Wärmeübertragungsplatte wenigstens teilweise in die Ver
tiefungen der zweiten Wärmeübertragungsplatte hineinragen, wie
schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.
Die übereinander liegenden Strukturierungen sind hier mit 2a,
2b bezeichnet. Man erkennt in Fig. 3, daß zwischen den Wärme
übertragungsplatten bzw. Strukturierungen 2a, 2b Abstandsele
mente 25 vorgesehen sind, mittels derer ein gewünschter bzw.
notwendiger Abstand zwischen den Strukturierungen 2a, 2b ein
stellbar ist. Die Beabstandungselemente 25 sind schematisch
ebenfalls in dem oberen rechten Bereich der in Fig. 1 darge
stellten Wärmeübertragungsplatte 2 dargestellt. Durch diese
ineinandergreifende Strukturierung können die Wärmeübertra
gungsplatten 2a, 2b wesentlich näher aneinander angeordnet
werden, dies verglichen mit übereinanderliegenden fischgräten
musterartigen Strukturierungen, welche gegenläufig bzw. nicht
parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind.
Es erweist sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft, die
sekundärseitigen Strömungskanäle, durch welche das Wärmetau
schermedium strömt, derart auszubilden, daß die fischgrätenmu
sterartige Strukturierungen der Wärmeübertragungsplatten wech
selseitig bzw. kreuzförmig zur Bildung von Kreuzkanalstruktu
ren übereinander angeordnet werden. Dies kann beispielsweise
durch Verwendung von Wärmetauscherplatten erreicht werden,
welche w- bzw. m-förmige Strukturierungen aufweisen.
Durch die erfindungsgemäß verwirklichte primärseitige bzw.
verdampferseitige Volumenreduktion ist gegenüber herkömmlichen
Plattenwärmetauschern eine verbesserte Dynamik zur Verfügung
gestellt.
Eine Einstellung der Höhe der primärseitigen oder sekundärsei
tigen Kanäle ist durch die Beabstandungselemente 25 erzielbar.
Die erfindungsgemäß verwendeten Wärmeübertragungsplatten sind
durch Prägen, beispielsweise einer Blechplatte, in einfacher
Weise herstellbar. Eine Aneinanderfügung der einzelne Wärme
übertragungsplatten, insbesondere auch zur Gewährleistung der
gewünschten Kommunikation zwischen den Bohrungen 4, 5, 6, 7
und den primär- bzw. sekundärseitigen Strömungskanälen, ist
beispielsweise durch Löten oder Schweißen möglich.
Aus Fig. 1 wird ferner deutlich, daß die Pfeilung der fisch
grätenmusterartigen Strukturierungen in Richtung der Strö
mungsrichtung des zu verdampfenden Mediums, d. h. in der Dar
stellung der Fig. 1 entlang der Achse M von unten nach oben,
abnimmt. Das heißt, im Bereich der Einlaßöffnung 7 ist zwi
schen der Mittelachse M und den einzelnen Segmenten der fisch
grätenmusterartige Strukturierung ein relativer großer bzw.
stumpfer Winkel ausgebildet, welcher in Richtung der Auslaß
bohrung 5 kleiner bzw. spitzer wird. Durch eine derartige Va
riation des Pfeilungswinkels können Druckverluste, welche über
unterschiedliche Phasen des zu verdampfenden Mediums auftre
ten, minimiert werden.
Man erkennt ferner, daß die den jeweiligen Wärmetauschermedien
zugeordneten Bohrungen bzw. Kanäle 7, 5 sowie 4, 6 bezüglich
der Mittelachse M der Wärmeübertragungsplatte 2 Y-förmig ange
ordnet sind. Wie gesagt, tritt das zu verdampfende Medium bei
spielsweise über die Bohrung 7 in die Plattenwärmetauscher
ein, und verläßt diesen wieder über die Bohrungen 5. Die Strö
mung des zu verdampfenden Mediums durch den Plattenwärmetau
scher erfolgt also im wesentlichen Y-förmig, was zu einer symmetrischen
Temperaturverteilung innerhalb des Plattenwärmetau
schers bzw. auf den Wärmeübertragungsplatten führt. Hierdurch
kann die thermische bzw. mechanische Beanspruchung der Wärme
übertragungsplatten gegenüber herkömmlichen Lösungen wirksam
vermindert werden.
Eine brenngasseitige Anpassung auftretender Druckverluste,
d. h. Druckverlust des Wärmeträgermediums, kann durch entspre
chende Ausbildung der fischgrätenmusterartigen Strukturierun
gen der sekundärseitigen Kanäle optimiert werden. Zu diesem
Zwecke können beispielsweise die Erhebungen bzw. Vertiefungen
der jeweiligen Strömungskanäle abgerundet ausgebildet sein,
und nicht, wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist,
spitz bzw. kantig.
Die Abstandselemente 25 führen ferner zu Turbulenzen des die
primärseitigen Strömungskanäle durchströmenden Wärmetauscher
mediums, wodurch die Wärmetauschwirkung des Plattenwärmetau
schers weiter verbessert ist.
Claims (6)
1. Plattenwärmetauscher mit übereinander angeordneten, Strukturierungen (2a, 2b) auf
weisenden Wärmeübertragungsplatten (2), zwischen welchen primärseitige Strömungskanäle
für ein erstes Wärmetauschermedium, insbesondere ein zu verdampfendes Medium, und se
kundärseitige Strömungskanäle für ein zweites Wärmetauschermedium, insbesondere ein
Wärmeträgermedium, ausgebildet sind, wobei die primärseitigen und/oder die sekundärseitigen
Strömungskanäle jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmeübertragungsplatten (2) ausgebil
det sind, deren Strukturierungen (2a, 2b) unter Beibehaltung eines minimalen Abstandes
wenigstens teilweise ineinandergreifen,
dadurch gekennzeichnet, dass
für wenigstens ein Wärmetauschermedium ein sich durch die Wärmeübertragungsplatten (2)
erstreckender, mit den primär- bzw. sekundärseitigen Strömungskanälen kommunizierender
Einlasskanal (40, 70) zur Einführung des Wärmetauschermediums in den Plattenwärmetau
scher und zwei sich durch die Wärmeübertragungsplatten erstreckende, mit den primär- bzw.
sekundärseitigen Strömungskanälen kommunizierende Auslasskanäle (50, 60) zur Ausgabe des
Wärmetauschermediums vorgesehen sind, wobei der Einlasskanal (40, 70) an einem Ende des
Plattenwärmetauschers im Bereich seiner Mittelachse (M) in der Hauptströmungsrichtung, und
die Auslasskanäle (50, 60) an dem jeweils anderen Ende des Plattenwärmetauschers symmet
risch versetzt bezüglich der Mittelachse (M) ausgebildet sind.
2. Plattenwärmetauscher mit übereinander angeordneten, Strukturierungen (2a, 2b) auf
weisenden Wärmeübertragungsplatten (2), zwischen welchen primärseitige Strömungskanäle
für ein erstes Wärmetauschermedium, insbesondere ein zu verdampfendes Medium, und se
kundärseitige Strömungskanäle für ein zweites Wärmetauschermedium, insbesondere ein
Wärmeträgermedium, ausgebildet sind, wobei die primärseitigen und/oder die sekundärseitigen
Strömungskanäle jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmeübertragungsplatten (2) ausgebil
det sind, deren Strukturierungen (2a, 2b) unter Beibehaltung eines minimalen Abstandes
wenigstens teilweise ineinandergreifen, insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmeübertragungsplatten (2) als Bleche mit fischgrätenmusterartigen Strukturierungen
ausgebildet sind, wobei zur Bildung der primärseitigen Strömungskanäle jeweils zwei im we
sentlichen gleichsinnig verlaufende, ineinandergreifende Strukturierungen (2a, 2b)
übereinander zur Anordnung kommen, und zur Bildung der sekundärseitigen Strömungskanäle
jeweils gegenläufige Strukturierungen zur Erzeugung von Kreuzkanalstrukturen übereinander
zur Anordnung kommen.
3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
zur Einstellung der Höhe der primärseitigen und/oder sekundärseitigen Strömungskanäle Ab
standselemente (25) zwischen entsprechenden Wärmeübertragungsplatten (2) vorgesehen sind.
4. Plattenwärmetauscher mit übereinander angeordneten, Strukturierungen (2a, 2b) auf
weisenden Wärmeübertragungsplatten (2), zwischen welchen primärseitige Strömungskanäle
für ein erstes Wärmetauschermedium, insbesondere ein zu verdampfendes Medium, und se
kundärseitige Strömungskanäle für ein zweites Wärmetauschermedium, insbesondere ein
Wärmeträgermedium, ausgebildet sind, wobei die primärseitigen und/oder die sekundärseitigen
Strömungskanäle jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmeübertragungsplatten (2) ausgebil
det sind, deren Strukturierungen (2a, 2b) unter Beibehaltung eines minimalen Abstandes
wenigstens teilweise ineinandergreifen, insbesondere
nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Teil der Strukturierungen fischgrätenmusterartig mit variablem Pfeilungswinkel
des Fischgrätenmusters bezüglich der Mittelachse M des Plattenwärmetauschers ausgebildet
ist, wobei sich der Pfeilungswinkel in der Hauptströmungsrichtung zwischen einem Einlassbe
reich und einem Auslassbereich stetig ändert.
5. Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass die primärseitigen und/oder sekundärseitigen Strömungskanäle eine
Beschichtung aufweisen.
6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Beschichtung mit einem Katalysatormaterial dotiert ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19948222A DE19948222C2 (de) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Plattenwärmetauscher |
EP00119864A EP1091185A3 (de) | 1999-10-07 | 2000-09-13 | Plattenwärmetauscher |
US09/679,527 US6389696B1 (en) | 1999-10-07 | 2000-10-06 | Plate heat exchanger and method of making same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19948222A DE19948222C2 (de) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Plattenwärmetauscher |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19948222A1 DE19948222A1 (de) | 2001-04-19 |
DE19948222C2 true DE19948222C2 (de) | 2002-11-07 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19948222A Expired - Fee Related DE19948222C2 (de) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Plattenwärmetauscher |
Country Status (3)
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---|---|
US (1) | US6389696B1 (de) |
EP (1) | EP1091185A3 (de) |
DE (1) | DE19948222C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210108867A1 (en) * | 2012-10-16 | 2021-04-15 | The Abell Foundation, Inc. | Heat Exchanger Including Manifold |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10035939A1 (de) * | 2000-07-21 | 2002-02-07 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Wärmeübertragung |
EP1236505A1 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-04 | Methanol Casale S.A. | Verfahren zur Durchführung von chemischen Reaktionen unter pseudo-isothermischen Bedingungen |
DE10220532A1 (de) | 2001-05-11 | 2002-11-14 | Behr Gmbh & Co | Wärmetauscher |
DE20114850U1 (de) * | 2001-09-07 | 2003-01-16 | Behr Gmbh & Co | Wärmetauscher |
US6830098B1 (en) | 2002-06-14 | 2004-12-14 | Thermal Corp. | Heat pipe fin stack with extruded base |
US20040035558A1 (en) * | 2002-06-14 | 2004-02-26 | Todd John J. | Heat dissipation tower for circuit devices |
US7117930B2 (en) | 2002-06-14 | 2006-10-10 | Thermal Corp. | Heat pipe fin stack with extruded base |
ITMI20021397A1 (it) * | 2002-06-25 | 2003-12-29 | Zilmet Dei F Lli Benettolo S P | Scambiatore di calore a piastre avente produzione semplificata |
US7014835B2 (en) * | 2002-08-15 | 2006-03-21 | Velocys, Inc. | Multi-stream microchannel device |
US6622519B1 (en) * | 2002-08-15 | 2003-09-23 | Velocys, Inc. | Process for cooling a product in a heat exchanger employing microchannels for the flow of refrigerant and product |
US6969505B2 (en) * | 2002-08-15 | 2005-11-29 | Velocys, Inc. | Process for conducting an equilibrium limited chemical reaction in a single stage process channel |
US7307118B2 (en) | 2004-11-24 | 2007-12-11 | Molecular Imprints, Inc. | Composition to reduce adhesion between a conformable region and a mold |
CN1833153B (zh) | 2003-08-01 | 2012-04-04 | 贝洱两合公司 | 热交换器及其制造方法 |
US7431071B2 (en) * | 2003-10-15 | 2008-10-07 | Thermal Corp. | Fluid circuit heat transfer device for plural heat sources |
DE10352880A1 (de) | 2003-11-10 | 2005-06-09 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluft-/Kühlmittel-Kühler |
DE10352881A1 (de) | 2003-11-10 | 2005-06-09 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluft-/Kühlmittel-Kühler |
US8747805B2 (en) * | 2004-02-11 | 2014-06-10 | Velocys, Inc. | Process for conducting an equilibrium limited chemical reaction using microchannel technology |
DE102005017452B4 (de) * | 2005-04-15 | 2008-01-31 | INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH | Mikroverdampfer |
TW200712421A (en) * | 2005-05-18 | 2007-04-01 | Univ Nat Central | Planar heat dissipating device |
SE531472C2 (sv) * | 2005-12-22 | 2009-04-14 | Alfa Laval Corp Ab | Värmeväxlare med värmeöverföringsplatta med jämn lastfördelning på kontaktpunkter vid portområden |
US7377308B2 (en) * | 2006-05-09 | 2008-05-27 | Modine Manufacturing Company | Dual two pass stacked plate heat exchanger |
DE102006044154A1 (de) * | 2006-09-15 | 2008-05-21 | Behr Gmbh & Co. Kg | Stapelscheibenwärmetauscher zur Ladeluftkühlung |
US8118084B2 (en) * | 2007-05-01 | 2012-02-21 | Liebert Corporation | Heat exchanger and method for use in precision cooling systems |
SE532524C2 (sv) * | 2008-06-13 | 2010-02-16 | Alfa Laval Corp Ab | Värmeväxlarplatta samt värmeväxlarmontage innefattandes fyra plattor |
DE102008029096B4 (de) * | 2008-06-20 | 2010-04-15 | Voith Patent Gmbh | Verdampfer für ein Abwärmenutzungssystem |
US8844610B2 (en) * | 2008-09-18 | 2014-09-30 | Multistack, LLC | Double inlet heat exchanger |
DE102008058210A1 (de) | 2008-11-19 | 2010-05-20 | Voith Patent Gmbh | Wärmetauscher und Verfahren für dessen Herstellung |
US8261567B2 (en) * | 2009-06-23 | 2012-09-11 | Hussmann Corporation | Heat exchanger coil with wing tube profile for a refrigerated merchandiser |
CN103502766B (zh) * | 2011-04-18 | 2016-05-25 | 三菱电机株式会社 | 板式热交换器以及热泵装置 |
HUE045594T2 (hu) * | 2012-06-05 | 2020-01-28 | Soc Technique Pour Lenergie Atomique | Lemezes hõcserélõ a járatok közötti homogén közegáramlások megvalósításához |
CN104344762B (zh) * | 2013-07-25 | 2017-10-31 | 浙江三花汽车零部件有限公司 | 换热器的板片及其换热器 |
PT2957851T (pt) * | 2014-06-18 | 2017-07-14 | Alfa Laval Corp Ab | Placa de transferência de calor e permutador de calor de placas compreendendo uma tal placa de transferência de calor |
EP3306253B1 (de) * | 2016-10-07 | 2019-04-10 | Alfa Laval Corporate AB | Wärmetauscherplatte und wärmetauscher |
DK3351886T3 (da) | 2017-01-19 | 2019-08-12 | Alfa Laval Corp Ab | Varmeudvekslingsplade og varmeveksler |
US11466941B2 (en) * | 2019-04-09 | 2022-10-11 | Peter Dawson | Flat plate heat exchanger with adjustable spacers |
DE102019008914A1 (de) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Wärmepumpe mit optimiertem Kältemittelkreislauf |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH277448A (de) * | 1948-07-16 | 1951-08-31 | Separator Ab | Platten-Wärmeaustauscher. |
DE1501489A1 (de) * | 1965-11-09 | 1970-01-15 | Olof Cardell | Waermeaustauscher |
DE1960947A1 (de) * | 1968-12-12 | 1970-07-09 | Olof Cardell | Waermeaustauscher mit durch Abstandstuecke miteinander verbundenen Wandpaaren |
AT317269B (de) * | 1968-03-12 | 1974-08-26 | Alfa Laval Ab | Plattenwärmeaustauscher |
WO1991016589A1 (en) * | 1990-04-17 | 1991-10-31 | Alfa-Laval Thermal Ab | Plate evaporator |
DE19654361A1 (de) * | 1996-12-24 | 1998-06-25 | Behr Gmbh & Co | Reaktor in Stapelbauweise |
DE19930398A1 (de) * | 1999-07-01 | 2001-01-11 | Xcellsis Gmbh | Plattenwärmetauscher, insbesondere Plattenreaktor |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR834829A (fr) * | 1937-08-20 | 1938-12-02 | Breil & Martel | échangeur de température présentant des perfectionnements à ces appareils et aux éléments ou plaques composant ceux-ci |
US3117624A (en) * | 1959-06-22 | 1964-01-14 | Separator Ab | Plate heat exchanger |
SU144179A1 (ru) * | 1961-05-03 | 1961-11-30 | В.М. Антуфьев | Теплообменный пластинчатый аппарат |
US3661203A (en) * | 1969-11-21 | 1972-05-09 | Parkson Corp | Plates for directing the flow of fluids |
US3759308A (en) * | 1970-06-15 | 1973-09-18 | Parkson Corp | Plate evaporator for removing volatiles from liquids |
US4310960A (en) * | 1973-04-16 | 1982-01-19 | The Garrett Corporation | Method of fabrication of a formed plate, counterflow fluid heat exchanger and apparatus thereof |
CA996923A (en) * | 1973-04-16 | 1976-09-14 | Kenneth O. Parker | Formed plate heat exchanger and method of fabricating |
SE402485B (sv) * | 1976-10-29 | 1978-07-03 | Alfa Laval Ab | Plattvermevexlare |
CH618006A5 (de) * | 1977-05-12 | 1980-06-30 | Sulzer Ag | |
SE415928B (sv) * | 1979-01-17 | 1980-11-10 | Alfa Laval Ab | Plattvermevexlare |
SE424143B (sv) * | 1980-12-08 | 1982-07-05 | Alfa Laval Ab | Plattindunstare |
DE3622316C1 (de) * | 1986-07-03 | 1988-01-28 | Schmidt W Gmbh Co Kg | Plattenwaermeaustauscher |
DE4020735A1 (de) * | 1990-06-29 | 1992-01-02 | Schmidt Bretten W Gmbh | Plattenwaermeaustauscher |
DE4214579A1 (de) * | 1992-04-30 | 1993-11-04 | Gerd Gaiser | Reaktor zur katalytischen behandlung gasfoermiger fluide |
US5538700A (en) * | 1994-12-22 | 1996-07-23 | Uop | Process and apparatus for controlling temperatures in reactant channels |
IL123850A0 (en) * | 1998-03-26 | 1998-10-30 | Seidel Pesach | Variable thermal length flat plate |
-
1999
- 1999-10-07 DE DE19948222A patent/DE19948222C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-13 EP EP00119864A patent/EP1091185A3/de not_active Withdrawn
- 2000-10-06 US US09/679,527 patent/US6389696B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH277448A (de) * | 1948-07-16 | 1951-08-31 | Separator Ab | Platten-Wärmeaustauscher. |
DE1501489A1 (de) * | 1965-11-09 | 1970-01-15 | Olof Cardell | Waermeaustauscher |
AT317269B (de) * | 1968-03-12 | 1974-08-26 | Alfa Laval Ab | Plattenwärmeaustauscher |
DE1960947A1 (de) * | 1968-12-12 | 1970-07-09 | Olof Cardell | Waermeaustauscher mit durch Abstandstuecke miteinander verbundenen Wandpaaren |
WO1991016589A1 (en) * | 1990-04-17 | 1991-10-31 | Alfa-Laval Thermal Ab | Plate evaporator |
DE19654361A1 (de) * | 1996-12-24 | 1998-06-25 | Behr Gmbh & Co | Reaktor in Stapelbauweise |
DE19930398A1 (de) * | 1999-07-01 | 2001-01-11 | Xcellsis Gmbh | Plattenwärmetauscher, insbesondere Plattenreaktor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210108867A1 (en) * | 2012-10-16 | 2021-04-15 | The Abell Foundation, Inc. | Heat Exchanger Including Manifold |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6389696B1 (en) | 2002-05-21 |
EP1091185A3 (de) | 2003-06-04 |
DE19948222A1 (de) | 2001-04-19 |
EP1091185A2 (de) | 2001-04-11 |
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