DE814745C - Plattenfoermige Waermeaustauschvorrichtung fuer Fluessigkeiten - Google Patents

Plattenfoermige Waermeaustauschvorrichtung fuer Fluessigkeiten

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DE814745C
DE814745C DEA622A DEA0000622A DE814745C DE 814745 C DE814745 C DE 814745C DE A622 A DEA622 A DE A622A DE A0000622 A DEA0000622 A DE A0000622A DE 814745 C DE814745 C DE 814745C
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DE
Germany
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corrugations
heat exchanger
plates
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smaller
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Expired
Application number
DEA622A
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English (en)
Inventor
Hugh Frederick Goodman
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SPX Flow Technology Crawley Ltd
Original Assignee
APV Corp Ltd
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Expired legal-status Critical Current

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    • 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

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  • 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

  • Plattenförmige Wärmeaustauschvorrichtung für Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf plattenförmige Wärmeaustauscher für Flüssigkeiten.
  • Bei Austauschern dieser Art wird bekannter-weise jede der wärmeaustauschenden Platten mit Wellungen versehen, welche quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit zwischen den Platten vorspringen und in die Wellungen der benachbarten Platten hineinragen und eine Turbulenz in den Flüssigkeiten hervorrufen, so daß sich ihre Richtungen und/oder ihre Geschwindigkeiten ändern, wodurch das Verhältnis der Wärmeübertragung erhöht wird. Ein weiterer Zweck solcher Wellungen ist, die Platten zu verstärken oder zu versteifen, so daß sie nicht durch den Druckunterschied, welcher zwischen den beiden Seiten einer jeden Platte bestehen kann, deformiert werden.
  • Um ein großes Wärmeübertragungsverhältnis zu erzielen, sollten diese Wechsel der Strömungsrichtung und/oder Geschwindigkeit der Flüssigkeiten oft auftreten, d. h. die Teilung der Wellungen sollte klein sein. Andererseits müßten zum Zwecke einer Versteifung der Platten die Wellungen tief sein, d. h. ihre Teilung sollte groß sein.
  • Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, einen plattenförmigen Wärmeaustauscher für Flüssigkeiten zu schaffen, bei welchem die Wellungen in den Platten eine solche Größe haben, daß sie den gewünschten Grad von Plattensteifigkeit sicherstellen und doch die gewünschte Anzahl von Änderungen der Strömungsrichtung und/oder der Geschwindigkeit der Flüssigkeiten bewirken.
  • Erfindungsgemäß erhalten die Flanken von zumindest einigen großen Wellungen, die in die Wellungen der benachbarten Platten hineinragen, zusätzlich kleinere Wellungen derart, daß der Abstand zwischen den benachbarten Platten im Bereich jeder Flanke sich mehrmals ändert, d. h. zusätzlich in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit längliche Kammern gebildet werden, die durch verengte Durchtritte miteinander in Verbindung stehen. Insbesondere weisen die kleineren Wellungen in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit verlaufende stellenweise Abweichungen, insbesondere Längungen auf. Vorzugsweise sind sowohl die großen Wellungen als auch die zusätzlichen kleineren Wellungen mit in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit verlaufenden stellenweisen Abweichungen, insbesondere Längungen ausgeführt. Die zusätzlichen kleineren Wellungen können aus geraden Flankenteilen bestehen, die mit den angrenzenden Flankenteilen durch gekrümmte oder in die Länge gestreckte Scheitel- oder Fußstücke verbunden sind. Die zusätzlichen Wellungen können aber auch aus Flankenteilen verschiedener Krümmung bestehen.
  • Die neue Ausgestaltung bietet verschiedene Vorteile. Die großen Wellungen geben den Platten die erforderliche Stärke und Steifheit, während durch die kleineren Wellungen die Wärmeübertragung wesentlich verbessert wird, als es mit tiefen Wellungen allein möglich wäre. Weiterhin können die Wärmeaustauschoberflächen leichter gereinigt werden, als wenn die Wellungen tief, aber von kleiner Teilung gemacht worden wären. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, daß bei einer gegebenen Plattensteifigkeit und einem gegebenen Wärmeübertragungsverhältnis Platten, die in Übereinstimmung mit der Erfindung gefertigt sind, einen größeren Minimalabstand voneinander haben können, als wenn die Wellungen alle gleiche Größe hätten. Es soll vermerkt werden, daß die Abstände der mit Wellungen versehenen Platten im Vergleich zu der Höhe bzw. Tiefe jeder Welle gering gewählt werden müssen, um durch Richtungs-und Geschwindigkeitsänderungen der Flüssigkeit ein besseres Verhältnis der Wärmeübertragung zu erreichen. Die Grundwellungen der benachbarten Platten ragen daher weit in die Wellungen der benachbarten Platten hinein, woraus sich der Minimalabstand von Platte zu Platte ergibt. Durch die stellenweisen Veränderungen, d. h. Abweichungen oder Längungen in den zusätzlichen kleineren Wellungen, werden erfindungsgemäß abwechselnd Verengungen und Erweiterungen für die strömende Flüssigkeit erzielt, so daß bei dem erwähnten größeren Minimalabstand die gleiche Leistung erzielt wird. Die Gefahr der Verstopfung der Durchlässe wird vermindert, hervorgerufen durch entweder große Teilchen, welche mitunter von den Flüssigkeiten mitgeführt werden können, oder auch durch die Neigung einiger Flüssigkeiten, an den Oberflächen der Platten einen Überzug abzulagern.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt, in welchen Fig. i eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Platte darstellt, Fig. 2 ein Schnitt der Fig. i entlang der Linie II-II ist, Fig. 3 eine vergrößerte entlang der Linie III-III geschnittene Teilansicht der Fig. i ist, die zwei gegen-. überliegende Platten darstellt, Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 ist, die eine Abänderung darstellt, Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 und 4 ist, die drei Platten darstellt, die in Übereinstimmung mit einer bekannten Konstruktion hergestellt sind, bei welcher die Wellungen alle gleiche Tiefe haben, und Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht ist, die eine noch weiter veränderte Plattenkonstruktion gemäß der Erfindung darstellt.
  • Es wird nun zuerst Bezug genommen auf Fig. 5, in der ein Teil einer herkömmlichen Konstruktion dargestellt ist, wie sie Verwendung findet bei plattenförmigen Wärmeaustauschern, die aus einer Reihe von gewellten Platten io von gleicher Gestalt bestehen. Die Wellungen verlaufen quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeiten. Die entgegengesetzt gerichteten Strömungsrichtungen sind durch die Pfeile x und y angedeutet, wobei eine Folge von tiefen oder großen wellenförmigen Bewegungen auf jeder ihrer Oberflächen bewirkt wird und die Teilung der Wellungen groß ist und der Abstand zwischen den Flanken der Wellungen geringer ist als der Abstand zwischen den Platten an ihren Scheiteln. Wenn die Platten in entsprechendem Abstand zusammengebaut sind (drei sind in der Figur dargestellt) , wie es bekannterweise üblich ist, und die Wellungen ii einer jeden Platte in die Einbuchtungen der angrenzenden Platten hineinragen, ist eine Reihe von wellen- oder sinusförmigen Durchlässen wie bei 12 geschaffen, wodurch den da durchfließenden Flüssigkeiten ein Wechsel in Richtung und auch in Geschwindigkeit gegeben wird wegen der unterschiedlichen Abstände an den Flanken und Scheiteln. Wegen ihrer großen Tiefe und Teilung verstärken oder versteifen diese Wellungen die Platten, so daß diese nicht durch Druckunterschied an ihren gegenüberliegenden Flächen deformiert werden; ebenfalls ist dadurch ein leichtes Reinigen der Platten möglich. Die zwischen den Platten hindurchströmenden Flüssigkeiten stoßen gegen die Flanken und Scheitel 13, 14, 15, 16 der Wellungen und erleiden aufeinanderfolgende wellenförmige Bewegungen und somit Richtungs- und Geschwindigkeitswechsel, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den Flüssigkeiten wesentlich verbessert wird, als es bei Benutzung von flachen Platten möglich wäre.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser verbesserte Wärmeaustausch zwischen den Flüssigkeiten noch weiter erhöht, ohne daß dadurch eine Verminderung der Plattenstärke oder -steifigkeit auftritt, indem .kleinere Wellungen in zumindest einigen der Wände, Seitenflanken und/oder Scheitelstücke, der großen oder Hauptwellungen ii gebildet werden, wobei die kleineren Wellungen sich parallel oder im wesentlichen parallel zu den großen Wellungen erstrecken. Fig. 3 zeigt Teile eines Paares gegenüberliegender Platten io° gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, aus welcher ersichtlich ist, daß in jeder geneigten Flanke einer jeden großen Wellung ii kleine Wellungen 17 gebildet sind, die sich parallel zu den großen Wellungen erstrecken. Bei dieser Konstruktion wird jede kleine Wellung 17 gebildet mit Hilfe von relativ geneigten ebenen Flankenteilen 18, i9, welche an ihrem Gipfel vereinigt sind mit einem runden Scheitelstück 20 und an ihrer Basis durch ein weiteres rundes Fußstück 21 und so die Verbindung mit der nächsten angrenzenden Wellung herstellen. Die höchsten Teile 17 einer jeden großen Wellung ii umfassen ein kurzes flaches Teilstück 22, und der unterste Teil 17 an jeder Flanke der großen Wellung ii ist mit der untersten Wellung 17 der nächsten angrenzenden Wellung ii mit Hilfe eines kurzen flachen Teilstückes 23 verbunden, wobei die Stücke 22 und 23 parallel zur Plattenfläche verlaufen.
  • Fig.4 zeigt eine abgeänderte erfindungsgemäße Plattenausführung. Bei dieser Ausführung werden die kleineren Wellungen 17a erzeugt durch aufeinanderfolgende wechselseitig gekrümmte Flankenteile 25, 26, und der Scheitel einer jeden großen Wellung ii wird gebildet mit Hilfe eines konvexen Scheitelstückes 27, und die angrenzenden großen Wellungen sind miteinander verbunden durch konkave Fußstücke 28. So sind bei dieser Ausführungsform keine flachen parallelen Teilstücke in der Strömungsrichtung der Flüssigkeiten vorhanden, und die Durchlässe zwischen den Platten bestehen aus einer Folge von bogenförmigen konvergenten-divergenten Teilen, die eine Änderung der Durchlaßbreite zwischen den Platten bewirken, um einen Richtungs- und Geschwindigkeitswechsel und eine Turbulenz zu erzeugen, wodurch ein .größeres Verhältnis des Wärmeaustausches zwischen den entsprechenden Flüssigkeiten erzielt wird.
  • Fig. i zeigt eine Einzelplatte mit großen und kleinen Wellungen, wie sie auch in Fig. 3 dargestellt sind. In dieser Figur bezeichnen 32 und 33 die Einlaß- und Auslaßöffnungen, während 31 und 3o die Überleitöffnungen darstellen. Eine jede Platte hat obere und untere Montageaussparungen 34 und 35 und ist mit einer Randnut 36 (s. auch Fig. 2) zur Aufnahme der üblichen Hanfdichtung (nicht dargestellt) versehen. Nuten 37 zur Aufnahme der Dichtung sind auch um die Öffnungen herum vorgesehen und überall, wo es üblicherweise gefordert wird.
  • Die großen Wellungen 11a können, wie dargestellt, eine Teilung p (Fig. 3) haben, die größer ist als ihre Tiefe h. Zum Beispiel kann die Teilung p zwei- bissechsmal so groß sein wie die Tiefe h. In ähnlicher Weise können die kleineren Wellungen 17 oder 17` (Fig. 4) eine Teilung p' haben, die größer ist als ihre Tiefe h', wie auch in Fig. 3 dargestellt. Die Teilung p' der Wellungen 17 kann etwa ein Drittel bis ein Achtel der Teilung p der Wellungen ija sein, und die Tiefe h' der Wellungen 17 kann ein Viertel bis ein Zwanzigstel der Tiefe h der großen Wellungen betragen. Vorzugsweise können das Teilungsmaß und dieTiefe der entsprechenden Wellungen einer Platte übereinstimmen mit denen der angrenzenden Platten.
  • Es ist von Interesse, zu bemerken, daß das Anbringen von kleineren Wellungen 17 oder 17a, wenn sie es überhaupt tun, keineswegs materialmäßig Steifigkeitserhöhung hervorruft gegen die Deformation unter dem Flüssigkeitsdruck, sondern nur zu dem Zweck vorgesehen sind, ein größeres Verhältnis der Wärmeübertragung zu bewirken oder bei einem gegebenen Wärmeübertragungsverhältnis einen größeren Minimalabstand zwischen zwei gegenüberliegenden Platten zu erreichen.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Enden 40 der großen Wellungen iia nach außen geneigt, in Richtung auf Randnut oder Randkanal 36, wobei eine solche Neigung vorzugsweise ungefähr den Flächen der Flanken dieser Wellungen entspricht. Bei der dargestellten Anordnung werden die Platten hergestellt durch Pressen von Metallblechen, wie z. B. Kupfer oder fehlerlosem Stahl, und wenn sich dann die großen Wellungen bis zum inneren Rand des Kanals 36 erstrecken, ist eine Neigung zum Reißen beim Preßvorgang vorhanden. Um dies zu vermeiden, können die Wellungen ija kurz vor dem Kanal 36 aufhören, wie bei 38 in Fig.6 dargestellt. Wenn die Platten jedoch auf diese Art und Weise hergestellt wurden, hinterlassen die zusammengebauten Platten Kanäle, die sich entlang der Randstücke der Platten erstrecken und parallel zu den Seiten der Randnut 36 verlaufen, durch welche die Flüssigkeiten sich einen Ausweg zu bahnen versuchen, wodurch die allseitige Wirksamkeit der Platten vermindert wird. Um diese Tendenz auszuschließen oder zu verringern, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine kleine Wellung 41 (Fig.6) vorgesehen an einem jeden Ende 4o einer jeden Wellung Zia, wobei sich diese Wellung 41 vom oberen Rande der Wellung ija zum inneren Rande der Nut 36 erstreckt und der übrigbleibende Teil des Endes der Wellung Zia kurz vor der Randnut 36 endet. Die Wellungen 41 können, wie dargestellt, Fortsetzungen der kleineren Wellung 17 oder i7a auf dem Scheitel einer jeden Wellung iia oder davon abweichende von irgendeinem der anderen kleinen Wellungen sein, die in den Seitenwänden der großen Wellungen vorgesehen sind. Diese kleinen Endwellungen 41 rufen einen Richtungswechsel der Flüssigkeiten hervor, welche dazu neigen, an den Platten in der Nähe der Nut 36 vorbeizukommen; die kleinen Endwellungen vermindern also oder schließen aus einem aus dieser Neigung herrührenden Verlust an Wirksamkeit.
  • Wenn schon die Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in Anlehnung an die Zeichnungen dargestellt sind, geeignete Ausgestaltungen der kleineren Wellungen darstellen, so soll doch betont werden, daß die Ausgestaltungen nicht auf die dargestellten Ausgestaltungen beschränkt sind, sondern daß man ihnen auch andere Ausführungsformen geben kann.
  • Weiter wird darauf hingewiesen, daß die zwei Endwände der Vorrichtung in entsprechender Weise mit Herauspressungen und Vorsprüngen versehen sein können, welche mit den großen und kleinen Weilungen in die benachbarten Platten ioa eingreifen.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus mit Wellungen versehenen Platten zusammengesetzter Wärmeaustauscher für Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken von zumindest einigen Grundwellungen (ZZ), die in die Grundwellungen benachbarter Platten hineinragen, zusätzlich kleinere Wellungen (17) erhalten, derart, daß der Abstand zwischen den benachbarten Platten im Bereich jeder Flanke sich mehrmals ändert, d. h. zusätzlich in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit längliche Kammern gebildet werden, die durch verengte Durchtritte miteinander in Verbindung stehen (Fig. 3 oder 4).
  2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Wellungen (17) in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit verlaufende stellenweise Abweichungen, insbesondere Längungen aufweisen (Fig. 3 oder 4).
  3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Grundwellungen (ii) als auch die den Wellenflanken der Grundwellungen erteilten zusätzlichen Wellungen (17) in der Strömungsrichtung- der Flüssigkeit verlaufende stellenweise Abweichungen, insbesondere Längungen aufweisen.
  4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Wellungen (17) aus geraden Flankenteilen (18, i9) bestehen, die mit den angrenzenden Flankenteilen durch gekrümmte oder in die Länge gestreckte Scheitel- (20) oder Fußstücke (21) verbunden sind (Fig. 3 und 4).
  5. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Wellungen aus Flankenteilen (25, 26) verschiedener Krümmung bestehen (Fig. 4).
  6. 6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung der kleineren Wellungen ein Drittel bis ein Achtel der Teilung der Grundwellungen (ii) beträgt.
  7. 7. Wärmeaustauscher nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten mit einer Randnut (36) versehen sind und die Enden der Grundwellungen (ii) gegen diese Randnut geneigt sind und kurz vor ihr enden und diese Enden mit einer Wellung (41) versehen sind, welche sich bis zur Randnut erstreckt.
DEA622A 1949-01-13 1950-01-13 Plattenfoermige Waermeaustauschvorrichtung fuer Fluessigkeiten Expired DE814745C (de)

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