DE3021246A1

DE3021246A1 - Plattenwaermetauscher

Info

Publication number: DE3021246A1
Application number: DE19803021246
Authority: DE
Inventors: Manouchahr Fattah Hessari
Original assignee: APV Corp Ltd
Current assignee: SPX Flow Technology Crawley Ltd
Priority date: 1979-06-04
Filing date: 1980-06-04
Publication date: 1980-12-18
Also published as: FR2458784A1; US4303124A

Description

DR.-ING. R. DÖRING - 5 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

The A.P.V. Company of Manor Royal Crawley, Sussex/England

"Plattenwärmetauscher"

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit einem Stapel von Fläche zu Fläche gewandten und unter Bildung von Strömungsräumen im gegenseitigen Abstand angeordneten Platten, bei dem die Platten miteinander in Fluchtung stehende Durchbrechungen zur Bildung von Zuspeisungs- und Abführungskanälen für die Wärmetauschmedien aufweisen, die mit den Strömungsräumen so verbunden und so ausgebildet sind, daß die Kanäle für wenigstens ein Medium symmetrisch oder U-förmig der Art angeordnet sind, daß Eintritts- und Austrittsmündungen für das Medium an der gleichen Stirnseite des Plattenstapels liegen.

Ein Plattenwärmetauscher weist, wie schon der Name sagt, einen auflösbaren Stapel von mit Dichtungen versehenen Platten auf, die im gegenseitigen Abstand und Fläche zur Fläche gewandt angeordnet sind, der Art, daß zwischen benachbarten Platten Strömungsräume bestimmt werden. Die Platten besitzen miteinander in Fluchtung stehende Löcher oder Ausnehmungen. Diese

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bilden Kanäle für die Zuspeisung und die Abführung der im Wärmetausch miteinanderstehenden Medien. Die Dichtungen sind so angeordnet, daß die Zuspeisungs- und Abführungskanäle für das eine Medium mit jedem zweiten Zwischenraum in Verbindung stehen, während die entsprechenden Kanäle für das andere Medium jeweils mit den dazwischenliegenden Strömungsräumen verbunden sind.

Die Platten werden normalerweise aus korrosionsbeständigen E.echen, z.B. Blechen aus rostfreiem Stahl oder Titan, gepreßt.

Bei Plattenwärmetauschern besteht ein Problem, insb. bei Verwendung einer großen Anzahl von Platten für einen Durchgang darin, daß die Strömung entweder eines oder beider Medien zwischen den Strömungsräumen, die parallel zueinander angeordnet sind, nicht gleichförmig verteilt wird. Dieses Phänomen ist als Öffnungsverlust bekannt und führt zu Abweichungen gegenüber den geplanten Eigenschaften und Leistungen des Wärmetauschers. Es kann auch möglicherweise ein Schaden an den Medien auftreten, insb. wenn ein Medium ein flüssiges Nahrungsmittel ist, das gegen thermische Zersetzung empfindlich ist. Die zu geringe Ausnutzung besonderer Strönungsräume führt zu einem unnötig hohen Druckverlust über den ganzen Wärmetauscher mit der Folge einer Vergeudung von Kraft und Verminderung der Strömung.

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Die Natur der fehlerhaften Verteilung variiert in Abhängigkeit von der jeweiligen Anordnung. Bei einer symmetrischen oder U-förmigen Anordnung, bei der die Zuspeisungs- und Abführungskanäle für das betreffende Medium am gleichen Ende des Stapels von Platten, welche den einen Durchgang bilden, münden, wird der leichter durchströmbare Strömungsweg, der deshalb auch bevorzugt wird, im Bereich der Strömungsräume, die nahe dem Zuführungs- und Auslaßende des Stapels liegen. Bei einer asymmetrischen oder Z-förmigen Anordnung treten unterschiedliche Probleme auf.

Um die Verteilung in den Öffnungen oder Kanälen eines Plattenwärmetauschers besser zu verstehen ist es notwendig sich vorzustellen, daß jeder Kanal einer sehr rauhen Rohrleitung gleichzusetzen ist. Dadurch tritt effektiv ein gewisser Druckverlust entlang der Länge des Zuspeisungskanals in Richtung weg von der Eintrittsmündung auf. Ähnliches gilt für den Abführungskanal in Richtung auf die Auslaßmündung. Zusätzlich tritt eine Moment-wirkung auf, die auf der Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit beruht. Hierfür maßgeblich ist ein Abfall der Strömungsgeschwindigkeit im Zuspeisungskanal in der Richtung weg vom Einlaßende und ein Anstieg in der Strömungsgeschwindigkeit in dem Abführungskanal in Richtung auf das Auslaßende. Die Variationen im Druck aufgrund dieser Effekte verlaufen in entgegengesetzten Richtungen im Zuspeisungskanal und geben Anlaß zu einem Differenzeffekt. Im Abführungskanal liegen sie jedoch in der gleichen Richtung, so daß sich ein additiver Effekt ergibt.

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Das Gesamtergebnis bei einer symmetrischen oder U-förmigen Anordnung von Platten ist ein ziemlich konstant entweder leicht fallender oder steigender Druck entlang dem Zuspeisungskanal und zwar weg von der Zuspeisungsmündung. In dem Abführungskanal fällt der Druck scharf in Richtung auf die Auslaßmündung ab, was dem gleicht an der Eintrittsmündung des Zuspeisungskanals. Das bedeutet, daß der größte Druckabfall nahe den Zuspeisungsund Auslaßenden des Stapels ist, sodaß die Strömung vorzugsweise im Bereich oder nahe diesem Ende des Stapels stattfindet, während die Strömungsräume an dem anderen Ende teilweise nicht durchströmt werden. Bei Wärmetauschern mit nur vergleichsweise wenigen Platten, z.B. bis zu wenigen Dutzend, ist dieses Problem vielleicht nicht so bedeutend wie bei Plattenwärmetauschern mit einer großen Anzahl von Platten in einem Durchgang, z.B. einigen hundert Platten.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine einfache Lösung für dieses Verteilerproblem in Plattenwärmetauschern mit U-förmiger oder symmetrischer Anordnung der Strömungsräume zu geben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Zuspeisungskanal wenigstens des einen Mediums oder auch jedes Mediums ein Einsatz vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, daß er zur Verteilung des Mediums über den Plattenstapel unter Verstärkung des Zustromes zu den Strömungsräumen nahe den von der Einlaßmündung des Zuspeisungskanals abgelegenen Ende des Plattenstapels beiträgt.

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Die Funktion dieses Einsatzes beruht grundsätzlich darauf, eine begrenzte Einschnürung des Zuganges des Mediums zu Strömungsräumen vorzusehen, die näher dem Einlaßende liegen und leichter durchströmbare Strömungswege für diejenigen Strömungsräume zu schaffen, die von dem Zuspeisungsende weiter enrfernt liegen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Einsatzes umfaßt einen Rohrkörper, der allgemein koaxial in dem Zuspeisungskanal angeordnet ist. Dieser ist so ausgebildet, daß er einen begrenzten Raum außerhalb des Rohrkörpers für die Zuspeisung zu den dem Eintrittsende näherliegenden Strömungsräumen darbietet. Dagegen bietet der Rohrkörper einen wesentlich größeren oder leichteren Strömungsweg dar für die Strömungsräume, die jenseits des Endes des Rohrkörpers liegen. Der Rohrkörper kann vorteilhafterweise äußere und in Längsrichtung verlaufende Rippen oder Flügel aufweisen, die in Umfangsrichtung verteilt sind. Diese erstrecken sich teilweise entlang des Rohres von einem Bereich nahe dem Einlaßende. Diese Rippen oder Flügel dienen einerseits zur Unterstützung des Rohrkörpers innerhalb des Zuspeisungskanals. Sie dienen aber weiterhin dazu, den Strömungsweg weiter aufzuteilen. ^Dadurch wird ein noch leichter durchströmbarer Strömungsweg für die Strömungsräume geschaffen, die jenseits der Enden der Rippen liegen.

Ein allgemein ringförmiger und radial verlaufender Kragen kann in einem gewissen Abstand an dem Rohr vorgesehen sein. Hierdurch soll eine Rückströmung von dem Ausströmende des Rohrkörpers verhindert werden. Außerdem kann der Rohrkörper zweckmäßigerweise eine Durchbrechung aufweisen und zwar im Bereich

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des Kragens. Dadurch erhält man eine verstärkte Strömung unmittelbar in der Nähe des Kragens.

Der Rohrkörper endet vorzugsweise ein wenig vor dem Ende des Zuspeisungskanals und kann in seiner Lage z.B. durch in Längsrichtung verlaufende Stangen bestimmt werden, die sich zwischen dem Rohrkörper und einer am Ende liegenden Stirnplatte erstrecken.

Ein kurzes Verlängerungsband kann vorgesehen sein, um die Strömung zwischen dem stromabwärts liegenden Ende des Rohrkörpers und der Endplatte zu richten. Dadurch wird die Strömung durch das innere Ende des Zuspeisungskanals verstärkt.

Da ein größerer Druckgradient in dem Auslaßkanal im Vergleich zum Zuspeisungskanal bestehen kann, kann zweckmäßigerweise ein weiterer Einsatz vorgesehen sein, der in dem Abführungskanal angeordnet ist. Dieser dient dazu, die Strömungsgeschwindigkeit in Bereichen im Abstand von der Auslaßmündung zu verstärken und so den Druckgradienten zu verringern. Gleichzeitig wird die Strömung in Strömungsbereichen verstärkt, die nahe dem Auslaßende liegen. Der weitere Einsatz kann ebenfalls vorteilhafterweise in Form eines Rohrkörpers ausgebildet sein. Er weist in seiner Umfangswand eine Einlaßöffnung auf und mündet in dem Abführungskanal in Richtung auf dessen Auslaßmündung. Der Rohrkörper kann außerdem einen ringförmigen Kragen aufweisen, der eine Strömung entlang der Außenseite des Rohrkörpers verhindert.

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Es ist ersichtlich, daß die tatsächliche Ausführung des oder jedes Einsatzes von den Strömungscharakteristiken des Wärmetauschers abhängig sind, wobei dieser durch die Arbeitsparameter bestimmt wird, einschließlich der Anzahl und Größer der Platten, der Arbeitsdrücke, der Viskosität der Medien und dergleichen.

Die Erfidung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 aeine schematischer Darstellung einer symmetrischen oder U-förmigen Anordnung von Platten in einem Plattenwärmetauscher.

Figur 1b die Druckgradienten in dem Zuspeisungs- und dem Abführungskanal der symmetrischen Anordnung.

Figur 1c das sich ergebende Strömungsmuster durch die Strömungsräume der Anordnung nach Figur 1a.

Figur 2 einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung, wobei Einsätze in dem Zuspeisungs- und dem Abführungskanal vorgesehen sind.

Figur 3 eine Seitenansicht eines Einsatzes ähnlich dem der in dem Zuspeisungskanal der Anordnung nach Figur 2 gezeigt ist.

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Figur 4 eine Stirnansicht des Einsatzes nach Figur 3.

Figur 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V der Fig.3.

Figur 6 eine Seitenansicht eines Einsatzes ähnlich dem in dem Abführungskanal der Anordnung nach Figur 2 und

Figur 7 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie VII-VII der Figur 6.

Gemäß den Figuren 1a, 1b und 1c wird ersichtlich, daß gemäß dem Diagramm nach Fig.1a die Gesamtanordnung des Strömungsmusters eine typische symmetrische oder U-förmige Anordnung eines Plattenwärmetauschers wiedergibt, wobei die Anordnung für nur ein Medium gezeigt ist. Dieses eine Medium tritt in die Einlaßmündung des Zuspeisungskanals 1 ein und zwar in Richtung des Pfeiles 2. Das Strömungsmittel tritt in die Strömungsräume ein, die parallel zueinander angeordnet und durch die Pfeile 3 wiedergegeben sind. Dann strömt das Medium in den Abführungskanal k und gelangt in Richtung des Pfeiles 5 nach außen. Durch die Linien 3 sind in der Zeichnung nur relativ wenige Strömungsräume angedeutet. Es ist ersichtlich, daß ein einziger Satz oder Durchgang mehrere hunderte Platten umfassen kann, die parallele Strömungsräume bestimmten. Es ist weiterhin ersichtlich, daß nur die Strömungsräume für das eine Medium gezeigt sind. Diese Strömungsräume wechseln selbstverständlich in der Praxis mit Strömungsräumen für das andere Medium ab.

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In Figur 1b gibt die Kurve 6 den Druckgradienten in dem Abführungskanal A wieder, wobei der Druckabfall als positive Größe wiedergegeben ist. Die Kurve 6 zeigt, daß der Druck fällt, bzw. der Druckabfall steigt und zwar relativ scharf in Richtung auf das Auslaßende, d.h. in Richtung des Pfeiles 5 in Figur 1a. Dieser scharfe Abfall beruht auf der zusätzlichen Wirkung des Reibungswiderstandes aufgrund der Strömungsrauhigkeit des Abführungskanals A und aufgrund des Druckabfalls, der sich durch die Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit durch Eintritt größerer Volumina in den Abführungskanal A nahe dem Auslaßende ergibt.

Die Figur 7 zeigt auf ähnlicher Basis den Druckgradienten im Zuspeisungskanal 1, wobei die Größe des Einlaßdruckes als Basislinie 8 oder Bezugslinie verwendet ist. Wie oben erläutert fällt der Druck aufgrund des Strömungswiderstandes ab, während gleichzeitig der Druck steigt aufgrund des Momenteffektes in entgegengesetzter Richtung. Das bedeutet, daß die Kurve 7 weniger steil ist als die Kurve 6. In der Tat ist der Druck am extremen Ende des Zuspeisungskanals 1 eher größer als der Druck am Einlaßende. Der Unterschied zwischen den beiden Kurven bestimmt somit den Druckabfall über den Strömungsraum in Abhängigkeit von dessen Stellung. Es ist ersichtlich, daß der Druckabfall nahe dem Einlaßende ziemlich groß ist und daß dieser auf einen wesentlich niedrigeren Wert bei den Strömungsräumen abfällt, die weiter von dem Einlaßende entfernt sind. Wenn dieser Zustand vorliegt ist die Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Platten nahe dem Ende wesentlich größer. Dies ist in Figur 1c

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dargestellt. Diese gibt eine typische Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit wieder wie sie sich zwischen dem niedrigen Niveau im Bereich der Platten auf der linken Seite und dem viel höheren Niveau zwischen den Platten auf der rechten Seite nahe dem Einlaß und dem Auslaß ergibt. Es ist beispielsweise zu erkennen, daß die Strömung durch die Platten im Bereich des Einlasses und des Auslasses drei bis etwa viermal so groß ist wie durch die Strömungsräume zwischen den Platten, die von der Ein- und Auslaßseite des Stapels weiter entfernt sind.

Die angeführten Daten sind von experimentellen Messungen abgeleitet worden. Sie wurden ohne absolute Größe und Dimensionen angegeben, da diese im weiten Umfange in Abhängigkeit von den besonderen Werten variieren, die für die verschiedenen Parameter zur Verfügung stehen. Es ist jedoch einzusehen, daß die aufgezeigten Verhältnisse die allgemeine Tendenz wiedergeben, wie sie ähnlich bei symmetrischer oder U-förmiger Anordnung stets auftreten.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine U-fÖrmige Anordnung. Dabei sind nur relativ wenige Platten gezeigt, und zwar lediglich zur Vereinfachung der Darstellung. In einem praktischen Anwendungsfall der Erfindung ist eher anzunehmen, daß eine wesentlich größere Anzahl von Platten als die zwanzig dargestellten Platten vorliegt. Der Zuspeisungskanal ist mit 1 bezeichnet, der Strömungsraum, der mit dem Zuspeisungskanal 1 verbunden ist, ist mit 3 bezeichnet, wobei die Strömungsrichtung durch die Pfeile angedeutet ist. Der Abführungskanal ist

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mit 4 bezeichnet. Die dazwischenliegenden Strömungsräume für das andere Medium sind mit 10 bezeichnet.

Figur 2 zeigt in dem Zuspeisungskanal einen Einsatz 9. Dieser ist in Einzelheiten in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. In dem Abführungskanal 4 ist ein die Strömung kontrollierender Einsatz 11 vorgesehen.Dessen Einzelheiten kann man den Figuren 6 und 7 entnehmen. Der Zweck der beiden Einsätze 9 und 11 ist es, das Strömungsmuster so zu verändern, daß der Druckabfall über jeden * der Strömungsräume 3 im wesentlichen ähnlich ist. Dies führt zu einer besseren Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Strömungskapazität des Wärmetauschers als ganzen sowie zu einer größeren Gleichförmigkeit der Wärmeübertragung. Dies wird erreicht im wesentlichen durch Anordnung einer Zahl von Drosselelementen oder Einschnürungen für den Strom durch die Strömungsräume 3 nahe dem Einlaßende des Zuspeisungskanals 1 und durch eine Verstärkung der Strömung durch die Strömungsräume, die von der Einlaß-und Auslaßseite des Plattenwärmetauschers weiter entfernt liegen. Diese Zwecke werden mit Hilfe des Einsatzes 9 erreicht, der nachfolgend als Verteilereinsatz bezeichnet wird, während der Einsatz 11, der als Kollektoreinsatz bezeichnet werden kann, hauptsächlich dem Zweck dient, die Strömungsgeschwindigkeit in dem Abführungskanal 4 in dem Bereich zu vergrößern, wo die Strömungsräume münden, die von dem Einlaß und Auslaßende weiter entfernt liegen, so daß der Druckabfall aufgrund des Momenteffektes vermindert wird.

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In den Figuren 3 bis 5 ist der Verteilereinsatz 9 im einzelnen gezeigt. Es ist ersichtlich, daß dieser einen zylindrischen Rohrkörper 12 umfaßt. Dieser erstreckt soch von einer Stelle nahe dem Einlaßende des Zuspeisungskanals 1 bis zu einem Punkt, der etwa 3/5 oder 60% der Gesamtlänge des Zuspeisungskanals ausmacht. Die Stellung in Längsrichtung innerhalb des Zuspeisungskanals 1 wird mit Hilfe eines Lagebestimmungsringes 13 gegenüber der Endplatte 14 des Stapels bestimmt. Der Lagebestimmungsring 13 ist mit dem Rohrkörper 12 über in L_^örichtung verlaufende Stangen 13a verbunden. Der Durchmeese/ des Rohrkörpers 12 ist in Übereinstimmung mit den Strömungserfordernissen gewählt. Seine wesentliche Funktion ist es sicherzustellen, daß ein wesentlicher Anteil des Mediums in dem Zuspeisungskanal 1 entlang der Innenseite des Rohrkörpers in Richtung auf das dem Eintritt entfernt liegende Ende des Zuspeisungskanals strömt, während ein kleinerer Anteil entlang der Außenseite des Rohrkörpers fließt und von dort in die Strömungsräume 3 eintreten kann, die dem Einlaßende näherliegen. Der Rohrkörper 12 weist äußere, radial verlaufende und in Längsrichtung erstreckende Rippen oder Flügel 15 auf, die in Umfangsrichtung verteilt sind. Im dargestellten Beispiel sind fünf solche Rippen gezeigt. Diese Rippen haben zwei Funktionen. Sie dienen einerseits der Unterstützung des Rohrkörpers 12 im wesentlichen koaxial innerhalb des Zuspeisungskanals 1. Weiterhin kontrollieren sie und teilen sie die Strömung entlang der Außenseite des Rohrkörpers 12. Dadurch wird ein Anteil der Flüssigkeit, die ursprünglich auf der Außenseite des Rohrkörpers fließt, daran gehindert, in die

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ersten wenigen Strömungsräume nahe dem Eintrittsende zu gelangen. Vielmehr werden diese Strömungsanteile bis zu einer Ringzone 16 in Figur 2 geführt, welche etwa mittig auf der Länge des Stapels angeordnet ist. Um eine zu großer Rückströmung von dem offenen Auslaßende des Rohrkörpers 12 zu vermeiden ist auf der Außenseite des Rohrkörpers ein ringförmiger Kragen 17 vorgesehen, der zugleich zur Unterstützung des Rohrkörpers beiträgt. Ein Teil der Flüssigkeit, die aus dem offenen Ende des Rohrkörpers austritt fließt dann zurüch in Richtung auf den Kragen 17 während der Rest weiterbefördert wird in Richtung auf das entfernt liegende Ende des Stapels. Um sicherzustellen, daß noch ein beachtlicher Fluß entlang der Mitte des Zuspeisungskanals 1 erfolgt, nachdem das Medium aus dem Rohrkörper 12 ausgetreten ist, ist ein kurzer Ring 1S zur Begradigung der Strömung an den Stangen 13a befestigt. Der Ring 18 bildet ein kurzes Verlängerungsband. Um weiter zu verhindern, daß die Strömungsräume unmittelbar nahe dem Kragen 17 im zu geringen Maße gespeist werden, kann der Rohrkörper mit einer einzigen schlitzförmigen Öffnung 19 im Bereich des Kragens versehen sein, um eine Teilströmung aus dem Inneren des Rohres nach außen in diesem Bereich zu ermöglichen.

Die Figuren 6 und 7, die leicht im Zusammenhang mit Fig. 2 verständlich sind, zeigen einen Kollektoreinsatz, der hauptsächlich einen Rohrkörper umfaßt. Dieser erstreckt sich von dem entfernt liegenden Ende des Abführungskanals 4 in Richtung auf dessen Auslaßende. Das geschlossene entfernt liegende Ende ist an einem Lagebestimmungsring 21 angebracht, der mit nicht dar-

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gesteilem Mittel an der Endplatte 14 des Stapels befestigt ist. Der Rohrkörper nimmt einen wesentlichen Anteil des Gesamtquerschnittbereiches des Abführungskanals A ein. Hierdurch wird eine wesentliche Vergrößerung der tatsächlichen Strömungsgeschwindigkeit des Mediums erreicht, das aus den Strömungsräumen 3 austritt. Ein Stütz- und Sperr-Ring oder Kragen 22 ist auf dem Rohrkörper vorgesehen, sodaß das Medium, das aus bestimmten Strömungsräuraen 3 austritt, gezwungen wird in umgekehrter Richtung entlang dem Abführungskanal k zu strömen, bevor das Medium durch eine Öffnung 23 in das Innere des Rohrkörpers gelangen kann. Das Medium aus den letzten oder am weitesten entfernt liegenden Strömungsräumen 3 wird ebenfalls gezwungen entlang der Außenseite des Rohrkörpers zu strömen, bevor es durch die Öffnung 23 in das Innere eintreten kann. Der Strömungsraum oder die Strömungsräume, die in den Ab-

führungskanal- k unmittelbar auf der Abströmseite des Kragens münden speisen das Medium ebenfalls in einen eingeschnürten Strömungsquerschnitt, der auf der Außenseite des Rohrkörpers gebildet wird. Auch hier wird also die Strömungsgeschwindigkeit verstärkt. Dort wo diese Strömung sich mit der Strömung vereinigt, die durch das Innere des Rohrkörpers gelangt, d.h. im voll offenen Querschnitt des Abführungskanals 4 hat die Strömungsgeschwindigkeit bereits einen ziemlich hohen Wert erreicht. In jedem Fall sind diejenigen Strömungsräume 3, die in diese Zone münden diejenigen, die normalerweise am wengisten leicht abgeschnürt werden.

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Die Verwendung des Verteilereinsatzes 9 und des Kollektoreinsatzes 11 führt somit zu der Tendenz einer Verbesserung der Strömung. Hinzu kommt, daß die Strömung innerhalb der die Einsätze bildenden Rohrkörper weniger der Reibung an den sehr unebenen oder rauhen Flächen des Zuspeisungskanals 1 bzw. des Abführungskanals A unterworfen sind. Diese Rauhigkeiten werden durch die Begrenzungskanten der Durchbrechungen in den aufeinanderfolgenden Platten gebildet sowie durch die zwischen den Platten vorgesehenen Dichtungen.

Es wurde festgestellt, daß durch die verbesserte Verteilung bei Verwendung des Verteilereinsatzes und des Kollektoreinsatzes die gesamte hydraulische Wirkung des Wärmetauschers verbessert werden kann, so daß der zusätzliche gesamte Druckabfall der durch die Einführung von die Strömung einschnürenden Einsätzen in Kauf genommen werden muß, im großen Ausmaß, wenn nicht vollständig, durch eine Reduktion des Druckabfalls kompensiert wird, der von der besseren Ausnutzung derjenigen Strömungsräume herrührt, die normalerweise nur gedrosselt durchströmt werden.

Verschiedene Modifikationen,können innerhalb der dargelegten Konstruktion vorgenommen werden. So kann z.B. der Schlitz 19 in dem Verteilereinsatz dann falls dies gewünscht wird, bis zu dem stromabwärts vom Kragen 17 liegenden Ende des Rohrkörpers 12 verlängert werden. In einigen Anordnungen hat es sich auch als zweckmäßig erwiesen den Schlitz 19 ganz wegzulassen.

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Claims

PATENTANWÄLTE 30212ΛΒ DR-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN Ansprüche

1.)Plattenwärmetauscher mit einem Stapel von Fläche zu Fläche gewandten und unter Bildung von Strömungsräumen im gegenseitigen Abstand angeordneten Platten, bei dem die Platten miteinander in Fluchtung stehende Durchbrechungen zur Bildung von Zuspeisungs- und Abführungskanälen für die Wärmetauschmedien aufweisen, die mit den Strömungsräumen so verbunden und so ausgebildet sind, daß die Kanäle für wenigstens das eine Medium symmetrisch oder U-förmig angeordnet sind, der Art; daß Eintritts- und Austrittsmündungen für das betreffende Medium an der gleichen Stirnseite des Plattenstapels liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zuspeisungskanal (1) des einen oder jedes Mediums ein Einsatz (9) vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, daß er zur Verteilung des Mediums über den Plattenstapel unter Verstärkung des Zustromes zu den Strömungsräumen (10) nahe dem von der Einlaßmündung des Zuspeisungskanals {1) abgewandten Ende des Plattenstapels beiträgt.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (9) in Form eines Rohrkörpers ausgebildet ist, der allgemein koaxial zu dem Zuspeisungskanal (1) angeordnet ist und mit diesem einen begrenzten Strömungsraum außerhalb des Rohrkörpers zur Zu-

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speisung des Mediums zu den dem betreffenden Stapelende näherliegenden Strömungsräumen und einen im Vergleich dazu wesentlich größeren Zuspeisungsanteil für die übrigen Strömungsräume jenseits des Endes des Rohrkörpers bestimmt.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der rohrförmige Einsatz (9) äußere und in Längsrichtung verlaufende Rippen oder Flügel (15) aufweist, die sich über einen Teil der Länge des Rohrkörpers (12) erstrecken, und zwar von einem Punkt nahe dem Einlaßende aus, wobei die Rippen oder Flügel (15) den Rohrkörper (12) in dem Zuspeisungskanal (1) abstützen und zur weiteren Unterteilung der Strömung zwecks Bildung eines einfacheren Strömungsweges für die Strömungsräume jenseits der Enden der Rippen oder Flügel dienen.

4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein allgemein ringförmiger radialer Kragen im Abstand vom Einstrittsende am Rohrkörper vorgesehen ist und ein Rückfluß vom Austrittsende des Rohrkörpers (12) verhindert.

5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (12) eine Perforation (19) im Bereich des Kragens aufweist, um eine verstärkte Strömung nahe dem Kragen zu ermöglichen.

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6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (19) sich auf beide Seiten des Kragens (17) erstreckt.

7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet·, daß die Durchbrechung (19) sich bis zum Ende des Rohrkörpers (12) erstreckt,das von dem Einlaßende entfernt liegt.

8. Plattenwärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper mehr oder weniger kurz vor dem Ende des Zuspeisungskanals (1) endet.

9. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper in seiner axialen Lage mit Hilfe von sich in Längsrichtunb erstreckenden Stangen (13a) gesichert ist, die sich zwischen dem rohrförmigen Körper (12) und einer Endplatte (13) erstrecken.

10. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein kurzes Verlängerungsband zum Ausrichten der Strömung zwischen dem stromabwärts liegenden Ende des Rohres und der Endplatte (13) vorgesehen ist, um die Strömung zum inneren Ende des Zuspeisungskanals (1) zu unterstützen.

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11. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsband auf den Stangen (13a) montiert ist.

12. Plattenwärmetauscher nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Einsatz (11) in dem Abführungskanal (4) vorgesehen ist der Art, daß die Strömungsgeschwindigkeit in dem vom Auslaßende abgewandten Bereich zur Verminderung des Druckgradienten und zur Verstärkung der Strömung in den Strömungsräumen nahe dem Auslaßende vorgesehen ist.

13. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (11) im Abführungskanal in Form eines Rohrkörpers ausgebildet ist, der in seiner Wandung eine Einlaßöffnung (23) aufweist und der in den Abführungskanal in Richtung dessen Auslaß einmündet.

14. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper in dem Abführungskanal einen Ring oder Kragen (22) zur Verhinderung einer Abströmung entlang der Außenseite des rohrförmigen Körpers aufweist.

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