DE3244547A1 - Waermeaustauscher - Google Patents

Waermeaustauscher

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DE3244547A1
DE3244547A1 DE19823244547 DE3244547A DE3244547A1 DE 3244547 A1 DE3244547 A1 DE 3244547A1 DE 19823244547 DE19823244547 DE 19823244547 DE 3244547 A DE3244547 A DE 3244547A DE 3244547 A1 DE3244547 A1 DE 3244547A1
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DE
Germany
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heat exchanger
plate
channels
same
wave
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Withdrawn
Application number
DE19823244547
Other languages
English (en)
Inventor
Bernhard Dipl.-Ing. 3200 Hildesheim Buchwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Ahlborn GmbH and Co KG
Original Assignee
GEA Ahlborn GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by GEA Ahlborn GmbH and Co KG filed Critical GEA Ahlborn GmbH and Co KG
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Publication of DE3244547A1 publication Critical patent/DE3244547A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/083Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Wärmeaustauscher
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher. Bekannt sind Wärmeaustauscher dieser Art, bestehend aus in abwechselnder Folge hintereinander angeordneten, formgleichen Platten, in welch einer jeden Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für die am Wärmeaustausch teilnehMenden Mittel angeordnet sind und auf der einen Seite einer jeden Platte eine Flachdichtung in der Weise vorgesehen ist, daß die eine Platte auf einer Seite von dem einen Mittel, die nächstfolgende Platte hingegen auf einer Seite lediglich von dem -anderen Mittel bespült ist.
  • Bei Plattenwärmeaustauschern, die aus nur einer einzigen Sorte Platten aufgebaut sind, ergeben sich Ein- und Austrittslöcher zu den Fließspalten, die auf einer Seite der Längsachse der Platte liegen. Dadurch haben die Flüssigkeitsteilchen insofern unterschiedlich lange Wege zwischen Ein- und Austritt zurückzulegen, als ein Teil der Flüssigkeit auf die andere Seite der Längsachse überwechseln muß, die Platte der Länge nach überströmen und wieder zurück auf die Ausgangsseite wechseln muß. Der zweimalige Wechsel entfällt für diejenigen Teilchen, die auf der Seite der Ein- und Austrittsöffnung verbleiben.
  • Unterschiedlich lange Strömungswege bedeuten aber auch unterschiedlich große Strömungswiderstände für die einzelnen Stromfäden und damit unterschiedliche Volumenströme. Auf der Seite mit dem höheren Widerstand fließt ein kleiner Strom mit weniger Wärmeinhalt, wohingegen im benachbarten Spalt die Situation genau umgekehrt ist.
  • Dort wird zum Wärmeaustausch ein großer Wärmeinhalt verlangt, und da er nicht vorhanden ist, nimmt die Leistung eines solchen Wärmeaustauschers ab.
  • Zur Verbesserung der beschriebenen Situation wird in bekannter Weise ein Leitapparat dem Eintrittsloch nachgeordnet und dem Austrittsloch vorgeordnet, der die Volumenströme'auf den Plattenseiten ausgleichen soll, indem er mehr Teilchen zur Seite mit dem längeren Weg ableitet. Diese konstruktive Maßnahme ist jedoch in ihrer Wirkung begrenzt, da der Leitapparat auf einer kurzen Strecke nur durch Widerstandsverteilung korrigieren kann.
  • Hier setzt der Erfindungsgedanke ein. Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher der fraglichen Art, bei welchem die Wärmeaustauschfläche in' Form von abwechselnden Wellenbergen und Wellentälern profiliert ist und zwei benachbarte Platten so aufeinanderliegen, daß sich die Scheitelbereiche der Wellenberge berühren. In einem jeden Wellenberg sind Kanäle vorgesehen, welche von Teilströmen mit unterschiedlichen Strömungswegen des am Wärmeaustausch teilnehmenden Mittels während der Bewegung desselben von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung der Platte durchsetzt sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diesen bekannten Wärmeaustauscher in seiner Leistung zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß durch eine solche Bemessung der Kanäle erreicht, daß die Volumina der sie durchsetzenden Teilströme gleich oder zumindest annähernd gleich groß sind. Die erfindungsgemäße Maßnahme geht also dahin, die Strömungskanäle so zu bemessen, daß im Bereich der kürzeren Strömungswege der Strömungswiderstand größer ist als im Bereich der längeren Strömungswege des am Wärmeaustausch teilnehmenden Mittels. Um dies zu erreichen, nimmt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der hydraulische Durchmesser der jeweils von ein und demselben Teilstrom durchsetzten Kanäle mit länger werdendem Strömungsweg der Teilströme zu.
  • Nach einer sehr zweckmäßigen Ausführungsform des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung liegen die Wellenberge und Wellentäler einer jeden Platte parallel zueinander. Im Prinzip ändert sich nichts, wenn die Wellenberge und Wellentäler der einen Platte sich mit denjenigen der benachbarten Platte unter einem bestimmten Winkel überschneiden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung fluchten die von ein und demselben Teilstrom durchsetzten Kanäle miteinander.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers ist nachstehend anhand der Zeichnung noch näher veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen in rein schematischer Weise: Fig. 1 eine Ansicht der Vorderseite einer Wärmeaustauschplatte des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht der Rückseite einer Wämmeaustauschplatte des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung, Fig. 3 einen Teilseitenschnitt durch zwei nebeneinanderliegende Wärmeaustauschplatten des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine isometrische Explosionsdarstellung eines Teiles des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung, Fig. 5 eine isometrische Teildarstellung der Wärmeaustauschplatte des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers.
  • Zunächst ist darauf hinzuweisen, daß der in Fig. 4 dargestellte Wärmeaustauscher der Einfachheit halber nur mit zwei Platten 1, 2 dargestellt ist. Es ist klar, daß ein derartiger Wärmeaustauscher in der Praxis regelmäßig mehr als zwei Platten enthält, so daß der Erfindungsgedanke keineswegs auf die Zwei-Platten-Ausführung beschränkt ist.
  • In Fig. 4 der Zeichnung sind der Übersichtlichkeit halber auch nicht die beiden Endplatten dargestellt, zwischen welchen die Wärmeaustauschplatten 1, 2 mit geeigneten Mitteln eingespannt sind.
  • Die beiden Platten 1, 2 sind formgleich und haben Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für die am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien. So ist beispielsweise in der Wärmeaustauschplatte 2 die Eintrittsöffnung für das wärmere Mittel mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet, während die Austrittsöffnung für das kältere Mittel mit der Bezugsziffer 4 angedeutet ist. Das die Wärme abgebende Mittel strömt dann über die Öffnung 5 zurück, während das kältere Mittel durch die Öffnung 6 hindurchtritt.
  • Bei der Wärmeaustauschplatte 1 hingegen ist die Eintrittsöffnung für das wärmere Mittel mit der Bezugsziffer 7 angedeutet, während die Eintrittsöffnung für das kältere Medium das Bezugszeichen 8 trägt. Die Austrittsöffnung für das kältere Medium ist mit 9 bezeichnet, während über die Öffnung 10 das sich während des Wärmeaustauschvorganges abgekühlte Mittel abgeführt wird.
  • Auf der einen Seite einer jeden Platte 1, 2 sind Flachdichtungen 11, 12 in der Weise angeordnet, daß die eine Platte auf einer Seite von dem einen Mittel, die nächstfolgende Platte hingegen auf einer Seite lediglich von dem anderen Mittel bespült ist.
  • Wie die Zeichnung deutlich macht, ist die Wärmeaustauschfläche der jeweiligen Platten 1 bzw. 2 in Form von abwechselnden Wellenbergen 13 bzw. Wellentälern 14 profiliert. Dabei liegen jeweils zwei benachbarte Platten 1, 2 stets so aufeinander, daß sich die Scheitelbereiche der Wellenberge 13 berühren, wie dies die Fig. 3 der Zeichnung zeigt.
  • Dabei sind in einem jeden Wellenberg 13 Kanäle 15 vorgesehen, welche von Teilströmen sl - s6 (Fig. 1) des am Wärmeaustausch teilnehmenden Mittels während der Bewegung desselben von der Eintrittsöffnung, z. B. 3, zur Austrittsöffnung, z. B. 5, der Platte, z. B. 2, durchsetzt sind. Die Querschnittsfläche f (Fig. 5) dieser Kanäle ist so bemessen, daß die Volumina der sie durchsetzenden Teilströme sl -gleich oder zumindest gleich groß sind. Dazu nimmt der hydraulische Durchmesser der jeweils von ein und demselben Teilstrom s1 - s6 durchsetzten Kanäle 15 mit länger werdendem Strömungsweg dieser Teilströme S1 - S6 zu.
  • Wie namentlich die Fig. 5 zeigt, liegen die Wellenberge 13 und Wellentäler 14 einer jeden Platte 1 bzw. 2 parallel zueinander.
  • Die Wellentäler und Wellenberge können auch miteinander einen Winkel einschließen.
  • Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, fluchten die von ein und demselben Teilstrom, z. B. sl, durchsetzten Kanäle miteinander.
  • Die Kanäle 15 eines jeden Wellenberges 14 sind mit Abstand zueinander angeordnet.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorkehrung wird erreicht, daß durch entsprechende Dimensionierung der Querschnitte der Kanäle 15 die Volumina der einzelnen Teilströme s1 - s6 gleich, zumindest aber annähernd gleich groß sind, was eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Platte hinweg und damit auch einen außerordentlich günstigen thermischen Wirkungsgrad sicherstellt.

Claims (5)

  1. P!\TENT!\NSPRUCHE 0 Wärmeaustauscher, bestehend aus in abwechselnder Folge hintereinander angeordneten, formgleichen Platten, in welch einer jeden Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für die am Wärmeaustausch teilnehmenden Mittel angeordnet sind, und auf der. einen Seite einer jeden Platte eine Flachdichtung in der Weise vorgesehen ist, daß die eine Platte auf einer Seite von dem einen Mittel, die nächstfolgende Platte hingegen auf einer Seite lediglich von dem anderen Mittel bespült ist, wobei die Wärmeaustauschfläche in Form von abwechselnden Wellenbergen und Wellentälern profiliert ist und zwei benachbarte Platten so aufeinanderliegen, daß sich die Scheitelbereiche der Wellenberge berühren und in einem jeden Wellenberg Kanäle vorgesehen sind, welche von Teilströmen mit unterschiedlichen Strömungswegen des am Wärmeaustausch teilnehmenden Mittels während der Bewegung desselben von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung der Platte durchsetzt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Querschnittsfläche (f) der Kanäle (15) so bemessen ist, daß die Volumina der sie durchsetzenden Teilströme (sl- s6) gleich oder zumindest annähernd gleich groß sind.
  2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der hydraulische Durchmesser der jeweils von En und demselben Teilstrom (sl- s6) durchsetzten Kanäle (15) mit länger werdendem Strömungsweg der Teilströme (sl - - zunimmt.
  3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Wellenberge (14) und Wellentäler (13) einer jeden Platte (1 bzw. 2) parallel zueinander liegen.
  4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die von ein und demselben Teilstrom (sl durchsetzten Kanäle (15) miteinander fluchten.
  5. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kanäle (15) eines jeden Wellenberges (14) mit Abstand zueinander angeordnet sind.
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