DE2360785C3 - Plattenwärmetauscher für Fluide - Google Patents

Description

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Höhenrichtung treten die Probleme in Zusammenhang mit der Akkumulation der sich abscheidenden Gase auf. Wie bei einem Wärmetauscher mit beträchtlicher Höhenerstreckung eine kontinuierliche Ableitung der ausgeschiedenen Gase zustandegebracht werden könnte, zeigt auch diese bekannte Ausbildung nicht.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher;

F i g. 2 Ansicht einer Wärmeaustauschplatte;

Fig.3 Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Wärmeaustauschplatte;

F i g. 4 Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Wärmeaustauschplatte.

Der Plattenwärmetauscher besteht aus zu Paketen zusammengestellten, paarweise von oben vermittels Einlaßsammlers 2 zum Einführen des flüssigen Wärmeträgers und von unten mit Hilfe von Austrittssammler 3 zum Herausleiten des flüssigen Wärmeträgers verbundenen Wärmeaustauschplatten 1.

Die paarweise verbundenen Wärmeaustauschplatten 1 bilden Flüssigkeitskanäle 4 zum Durchfluß des flüssigen Wärmeträgers. In jedem Flüssigkeitskanal 4 sind zwischen den Wärmeaustauschplatten 1 Randdichtungseinlagen 5 festgelegt, die aus einem chemkch beständigen Gummi hergestellt sind. Die Wärmeaustauschplatten 1 sind vermittels Stangen 6 mit Hilfe von Außenplatten 7 zu Paketen zusammengezogen. Jedes Paar der verbundenen Platten 1 bildet mit dem benachbarten Wärmeaustauschplattenpaar einen Gaskanal 8, in welchem der gasförmige Wärmeträger strömt.

Die Wärmeaustauschplatte 1 weist eine Öffnung 9 zum Einführen des flüssigen Wärmeträgers und eine öffnung 10 zum Ableiten dieses Wärmeträgers auf.

Die Pakete der Wärmeaustauschplatten 1 sind in einem Mantel 11 untergebracht, dessen freier Innenraum 12 zum Durchgang des gasförmigen Wärmeträgers dient

An den freien Innenraum 12 des Wärmetauschermantels U ist eine aus der Zeichnung nicht ersichtliche, den gasförmigen Wärmeträger zuführende Rohrleitung angeschlossen.

Jede Wärmeaustauschplatte 1 weist auf ihrer den Flüssigkeitskanal bildenden Seite Leitvorrichtungen auf, an welchen das sich aus dem flüssigen Wärmeträger ausscheidende Gas in in Höhenrichtung verschiedenen Zonen abgefangen und aus dem Flüssigkeitskanal 4 abgeleitet werden kann. Diese Leitvorrichtungen können als aus dem Material der Wärmeaustauschplatte 1 selbst herausgepreßte Stege 13 ausgeführt sein. Die Ableitvorrichtung zum Herausleiten des ausgeschiedenen Gases aus dem Flüssigkeitskanal 4 ist in Form eines zwei benachbarte Flüssigkeitskanäle verbindenden Rohrstutzens 14 ausgebildet.

Die Stege 13 auf der Wärrneaustauschplatte 1 haben waagerechte oder leicht geneigte Stegabschnitte 15 und senkrechte Stegabschnitte 16 und sind auf jeder Platte 1 links und rechts derart gruppiert, daß die waagerechten Stegabschnitte 15 der links- bzw. rechtsseitigen Gruppen über die Hohe des Flüssigkeitskanals 4 einander abwechseln.

Die Senkrechtabschnitte 16 der Stege 13 in jeder der genannten Gruppen bilden zwischen sich Durchgänge für das aus dem flüssigen Wärmeträger ausgeschiedene Gas. Zwischen den abwechselnden waagerechten Stegabschnitten 15 der links- bzw. rechtsseitigen Gruppe sind ebenfalls Durchgänge für den flüssigen Wärmeträger gebildet. Mit den Pfeilen 17 ist die Bewegungsrichtung des flüssigen Wärmeträgers angedeutet.

Im Oberteil der Wärmeaustauschplatten 1 ist eine öffnung 18 zum Herausleiten des abgeschiedenen

to Gases aus dem Flüssigkeitskanal 4 ausgespart. Mit den Pfeilen 19 ist die Strömungsrichtung dieses Gases gezeigt.

Ir. einer anderen Ausführungsversion der Wärmeaustauschplatte 1 (F i g. 3) sind auch in der Mitte senkrechte Stegabschnitte 20 vorhanden, zwischen denen ein Mitteldurchgang 21 für das ausgeschiedene Gas gebildet ist. Die das Gas diesem Mitteidurchgang zuleitenden Stegabschnitte sind dabei zur Mitte hin leicht aufwärts geneigt.

In diesem Fall ist die öffnung 22 zum Ableiten des Gases von der Einlaßöffnung 23 zum Einführen des flüssigen Wärmeträgers durch die leicht geneigten Stege 24 getrennt und über der Auslaßöffnung 25 des flüssigen Wärmeträgers sind waagerechte bzw. leicht geneigte Stege 26 vorgesehen.

Neben der beschriebenen zentralen Gasableitung sind auch die Randkanäle vorhanden, die durch in der Nähe der Seitenwände verlaufende Senkrechtstege 27 gebildet sind und denen das ausgeschiedene Gas mittels nach außen hin leicht aufwärts geneigter Stegabschnitte zugeführt wird.

In F i g. 4 ist eine andere Ausführung der Wärmeaustauschplatte dargestellt, bei der alle Stege 28 waagerecht verlaufen. Diese bilden links und rechts abwechselnd die Strömungswege für den flüssigen Wärmeträger und dienen gleichzeitig zum Heranführen des sich in verschiedenen Höhenzonen des Flüssigkeitskanals ausscheidenden Gases in die öffnungen 29. Zur Verbesserung der Ableitung des ausgeschiedenen Gases wölben sich die Stege über den Ableitöffnungen 29.

Die öffnung 30 zum Einführen des flüssigen Wärmeträgers befindet sich im Oberteil der Wärmeaustauschplatten und die Auslaßöffnung 3t zum Ableiten des flüssigen Wärmeträgers in ihrem Unterteil.

Bei allen Ausführungen der Wärmeaustauschplatten 1 stellt die Ableitvorrichtung zum Herausleiten des ausgeschiedenen Gases aus den durch den flüssigen Wärmeträger durchströmten Flüssigkeitskanälen 4 zumindest einen Ableitstutzen 14 dar, der Gasauslaßöffnungen benachbarter Wärmeaustauschplatten verbindet. Diese Ableitstutzen 14 überqueren dabei die von dem gasförmigen Wärmeträger durchströmten Gaskanäle 8 und münden in den Gasableitungsstutzen 32, der am Mantel oder einer Frontplatte des Wärmetauschers befestigt ist.

Der gesamte Plattenwärmetauscher besteht aus Wärmeaustauschsektionen 33,34, die übereinander mit t'.nem freibleibenden Zwischenraum 12 zwischen den Sektionen angeordnet sind. Es können zwei oder mehrere Sektionen übereinander angeordnet sein.

Die Wärmeaustauschsektionen 33 und 34 sind in Querrichtung derart gegeneinander versetzt montiert, daß die Gaskanäle 8 der einen Sektion 33 genau den mit dem flüssigen Wärmeträger durchströmten Flüssigkeitskanälen 4 der anderen Sektion 34 gegenüberliegen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Plattenwärmetauscher für Fluide, bei deren Wärmeaustausch sich aus einem flüssigen Wärmeträger ein Gas ausscheidet, mit einem Gehäuse, in dem ein gasförmiger Wärmeträger strömt und in dem zu einem Paket zusammengesetzte, abwechselnde Flüssigkeitskanäle zum Durchfluß des flüssigen Wärmeträgers und Gaskanäle zum Durchstrom des gasförmigen Wärmeträgers bildende, miteinander dicht verbundene Wärmeaustauschplatten angeordnet sind, mit Einlaß- bzw. Austrittssaraoiiem des flüssigen Wärmeträgers und einer am oberen Rand des Pakets vorgesehenen Gasableitung aus den den flüssigen Wärmeträger führenden Flüssigkeitskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärmeaustauschplatte (t) auf ihrer die Flüssigkeitskanäle (4) zum Durchfluß des flüssigen Wärmeträgers bildenden Seite höhengestaffelte, horizontale oder leicht geneigte Leitvorrichtungen, für das aus dem flüssigen Wärmeträger ausscheidende Gas mit jeweils einer zugehörenden Gasableitung aufweist.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pakete von Wärmeaustauschplatten (1) übereinanderliegende Wärmeaustauschsektionen (33, 34) mit freiem Innenraum (12) zwischen ihnen bilden, und die Wärmeaustauschsektionen durch Außenüberlaufvorrichtungen zum überlauf des flüssigen Wärmeträgers miteinander verbunden sind.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschsektionen (33, 34) gegeneinander derart versetzt angeordnet sind, daß die Gaskanäle (8) einer Sektion (33) über den den flüssigen Wärmeträger führenden Flüssigkeitskanälen (4) der anderen Wärmeaustauschsektion (34) liegen.

4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen als leicht geneigte Stege (15) ausgebildet sind, und die zugehörigen Gasableitungen von an diese anschließenden senkrechten Stegabschnitten (16) gebildet sind.

5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die waagrechten Stegabschnitte (15) abwechselnd zu verschiedenen Seiten geneigt sind, sich unter Freilassen eines Durchtritts für den flüssigen Wärmeträger über annähernd die gesamte Plattenbreite erstrecken und die senkrechten Stegabschnitte (16) an den Rändern liegen.

6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zentrale Gasableitung zu deren beiden Seiten zu verschiedene Seiten geneigte, sich unter Freilassung eines Durchtritts für den flüssigen Wärmeträger über etwa die Hälfte der Plattenbreite erstreckende Stegabschnitte vorgesehen sind und an beiden Plattenrändern weitere Gasableitungen für die nach außen und oben geneigten Stegabschnitte angeordnet sind.

7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen als waagrechte Stege ausgebildet sind und die zugehörigen Gasableitungen von unterhalb dieser Stege mündenden öffnungen (29) gebildet sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher für Fluide, bei deren Wärmeaustausch sich aus einem flüssigen Wärmeträger ein Gas ausscheidet, mit einem Gehäuse, in dem ein gasförmiger Wärmeträger strömt und in dem zu einem Paket zusammengesetzte, abwechselnde Flüssigkeitskanäle zum Durchfluß des flüssigen Wärmeträgers und Gaskanäle zum Durchstrom des gasförmigen Wärmeträgers bildende, miteinander dicht verbundene Wärmeaustauschplatten angeordnet sind, mit Einlaß- bzw. Austrittssammlern des flüssigen Wärmeträger und einer am oberen Rand des Pakets vorgesehenen Gasableitung aus den den flüssigen Wärmeträger führenden Flüssigkeitskanälen. Ein solcher Plattenwärmetauscher ist aus der Zeitschrift Engineering and Boiler House Review, Oktober 1952, Seite 296 bis 298 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung ist für jedes Plattenpaket nur ein Kanal zur Gasableitung aus dem flüssigen Wärmeträger am oberen Rand vorgesehen. Dies bedeutet, daß das sich vor Erreichen dieser Stelle bereits ausscheidende Gas in Form von Blasen mit dem flüssigen Wärmeträger mitgeführt wird, was die Entstehung von Gaspolstern verursacht, die den Durchfluß der Flüssigkeit behindern oder gar verhindern, wodurch es zu einer Überhitzung des Wärmetauschers und einer Verringerung seiner Wirksamkeit kommen kann. Außerdem können Gaspolster unerwünschte Drucksteigerungen im Durchgangskanal des flüssigen Wärmeträgers hervorrufen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile einen Plattenwärmetauscher zu schaffen, der auch bei Gasentwicklung aus dem flüssigen Wärmeträger während des Durchströmens störungsfrei betrieben werden kann. Das sich ausscheidende Gas soll die kontinuierliche Durchströmung des flüssigen Wärmeträgers nicht behindern, und die wärmetauschende Wirksamkeit soll durch die Gasausscheidung nicht beeinträchtigt werden.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs beschriebenen Art; wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jede Wärmeaustauschplatte auf ihrer die Flüssigkeitskanäle zum Durchfluß des flüssigen Wärmeträgers bildenden Seite höhengestaffelte, horizontale oder leicht geneigte Leitvorrichtungen, für das aus dem flüssigen Wärmeträger ausscheidende Gas mit jeweils einer zugehörenden Gasableitung aufweist.

Bei einer solchen Ausbildung erfolgt kontinuierlich eine Trennung der bereits ausgeschiedenen Gase von dem flüssigen Wärmeträger und Ableitung derselben während oder kurz nach ihrer Ausscheidung, so daß es nicht zum Anwachsen von Gasblasen oder zur Bildung von Gaspolstern kommen kann.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des vorliegenden Vorschlags ergeben sich aus den Unteransprüchen.

An sich ist aus der französischen Patentschrift 12 60 970 ein Wärmetauscher bekannt, bei dem zur Abführung von sich aus einem flüssigen Wärmeträger ausscheidendem Gas geneigte Berandungen des Strömungsraums vorhanden sind, welche zu einer am oberen Rand mündenden Gasableitung führen. Diese bekannte Ausbildung betrifft jedoch nicht die vorliegend vorausgesetzte Gattung mit beträchtlicher Erstreckung in Höhenrichtung, und es sind auch keine in Höhenrichtung gestaffelte Gasausscheidungszonen mit jeweils zugehörender Gasableitung vorhanden. Erst bei einem Wärmetauscher mit einer beträchtlichen Erstreckung in