SE417641B - Plattvermevexlare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 pvsossso-4 mellanrum en sluten kammare för ett av medierna medelst tät- ningsremsor, under det att de övre mellanrummen för det andra mediet är helt eller delvis öppna vid mellanrummets omkrets. I i Föreliggande uppfinning avser en plattvärmeväxlare av öppen typ. En känd sådan har kamrar utbildade mellan ett _flertal plattor och tillåter fluidförbindelse mellan dem.

Dessa kamrar bildar tillsammans en enhet med ett inlopp och ett utlopp för ett av medierna, vilken enhet är anbragt i ett hus med ett inlopp och ett utlopp för det andra mediet, vilket sålunda fritt kan inkomma i de öppna mellanrummen mellan plattorna från rummet inuti huset.

Detta slag av värmeväxlare, som har ett flertal plattor införda i huset och fastspända yta mot yta medelst skruvar och muttrar mellan gaveln vid änden av huset, och en spänn- gavel, är i regel oekonomisk på grund av nödvändigheten att måttförstora huset så mycket, att utrymme finns för fast- spänning av plattorna, vilket medför att huset vid installa- tionen upptager ett onödigt stort utrymme. Ett flertal mot varandra vända plattor, som är fastspända i en enda rad mellan gavlarna, är dessutom utsatta för ojämnt fördelade spänningar, varigenom antalet plattor är begränsat, vilket hindrar erhållande av förbättrad verkningsgrad. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en platt- värmeväxlare innefattande ett cylindriskt hus med ett inlopp och ett utlopp för ett av de båda medier, mellan vilka värme- växling skall ske, och ett inlopp och ett utlopp för det andra mediet, vilka är anbragta axíellt och horisontellt samt mynnar vid en ände av behållaren, ett flertal värmeväxlings- enheter innefattande ett par motstående ramar och ett paket av plattelement, som yta mot yta är fastspända mellan dem och efter varandra införda i huset, samt en spänngavel, som är fästad vid husets öppna ände och hoptrycker värmeväxlings- enheterna.

Enligt uppfinningen är plattorna i varje värmeväxlings- enhet fullt hopspända innan de införes i huset. Spänngavelns möjliga förskjutning motsvarar sålunda endast summan av de spelrum, som kan förekomma mellan varje enhet, som i följd är införd i huset. På grund härav kan huset och sålunda värmeväxlaren i sin helhet utföras med små mått. Det på för- 10 15 20 25 30 35 40 7906550-4 hand valda antalet plattor är fastspända vid respektive ramar, så att när värmeväxlarens behandlingskapacitet behöver ökas, är det tillräckligt att öka antalet värmeväxlíngsen- heter, i vilka det icke är någon olägenhet att på konven- tionellt sätt utöva ojämnt fördelad spänning på varje fastspänd platta. Därigenom är det möjligt att framställa stora värmeväxlare med stor behandlíngskapacitet. Dessutom erhålles den fördelen ifråga om underhållet, att demontering, rengöring och besiktning av plattorna kan utföras genom att på önskad plats uttaga enheterna en i sänder från huset.

I varje enhet är plattorna fastspända yta mot yta mellan paret motstående ramar medelst de omgivande tätnings- remsorna, så att de bildas mellanrum, mellan vilka medierna strömmar. Vartannat. mellanrum begränsas av tätningsrcnnsor och är tíllslutet í förhållande till ett rum i huset samt står i förbindelse med inloppet och utloppet för ett av medierna. De övriga mellanrummen är öppna i förhållande till rummet i huset genom partiella urtag i de omgivande tätningsremsorna och står i förbindelse med ett inlopp och ett utlopp för det andra mediet. Värmeväxlaren enligt upp- finningen åstadkommer värmeväxling mellan två medier, av vilka det ena kan vara en vätska och det andra en gas eller omvänt.

I det fall att det ena mediet är en vätska och det andra en gas, tillföres vätskan till de i förhållande till rummet i huset slutna mellanrummen och gasen strömmar från rummet i huset till de i förhållande till rummet öppna mellanrummen.

Vid ett sådant arrangemang är flödesförhållandet gas till gas per ytenhet för värmcöverföring större, dvs. att gas- flödet är väsentligt större. Omvänt, när vätskeflödct är väsentligt större, upptager hål i plattorna för in- och ut- flöde av vätskan i det slutna mellanrummen en större del av plattornas area, som utgör effektiv värmeöverförande yta. Under sådana förhållanden väljes vätska såsom det ena mediet och gas såsom det andra mediet i ändamål att eliminera nämnda nackdel. Det vill med andra ord säga, att gasen till- föres till de slutna mellanrummen mellan plattorna, och vätskan tillföres till de öppna mellanrummen mellan plattorna.

Uppningsarean, som bildas vid plattorna och är anordnad att tillföra ånga till och bortföra ånga från de slutna mellan- 10 15 40 79065504! rummen mellan plattorna är följaktligen tillräcklig för att vara relativt mindre, varigenom en effektiv värmeöverförande yta åstadkommas. I värmeväxlaren enligt uppfinningen kan öppningsarean för mediernas flöde in i och ut ur de öppna mellanrummen mellan plattorna med lätthet ändras genom att efter önskan ändra längden av urtaget i tätningsremsan, vari- genom medieflödet genom de öppna mellanrummen och följakt- ligen strömningsförhållandet mellan båda medierna med lätt- het kan bestämmas.

I det följande beskríves utföringsexempel på uppfin- ningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 delvis i sektion visar en plattvärmeväxlare enligt uppfinningen; fig. 2 visar en partiell planvy av värmeväxlaren i fig. 1; fig. 3a och 3b visar sektioner efter III-III i fig. 1, varvid fig. Sa visar en sektion av ett delvis öppet mellanrum mellan plattorna, och fig. Sb visar en sektion av ett tillslutet mellanrum mellan plattorna; fig. 4 visar en värmeväxlingsenhet; fig. 5 visar en sidovy av enheten i fig. 4; fig. 6 visar en planvy av värmeväxlingsenheten i fíg. 4; fig. 7 visar en sektion av huvudpartiet av värme- växlingsenhetens ram; fig. 8a och 8b visar i sektion en modifierad utföringsform av uppfinningen korresponderande med fig. Sa och Sb; fig. 9a och 9b visar i sektion en annan modifierad utföringsform korresponderande med fig. Sa och 3b.

Såsom visas i fig. 1, 2, Sa och 3b, innefattar platt- värmeväxlaren enligt uppfinningen ett horisontellt cylindriskt hus 1 med ett upptill beläget inlopp 2 för gas, ett vid bottnen beläget utlopp 3 för kondensat, och vid en gavel ett inlopp 4 och ett utlopp 5 för vätska, samt ett flertal värme- växlingsenheter 6, som fasthålles i huset 1 medelst en spänn- gavel 7, som är fästad vid en ändöppning av huset 1. Enheterna 6 innefattar vardera ett par motstående ramar 8 och ett på förhand valt antal rektangulära värmeväxlingsplattor 9, som är fastspända mellan ramarna medelst skruvar 10 och muttrar 11. Mellan plattorna 9 är anbrngt omslutande tätningsremsor 12a och 12b, som är visade med grova linjer och är fnstspända med varandra, så att växelvis mellan plattorna 9 bildas mellan- rum A och B, vilka upptager medierna för värmeväxling genom plattväggarna. Ett paket av plattor 9 i den öppna typen av 10 15 20 25 30 35 40 vsfissso-4 plattvärmeväxlaren enligt uppfinningen är med andra ord så utfört, att vartannat mellanrum A, som är öppet i förhållande till rummet i huset 1 genom urtag i tätníngsremsan 12a, står i förbindelse med inloppet 2 och utloppet 3 för ett av medierna, under det att övriga slutna mellanrum B, som vartdera begränsas av tätníngsremsan 12b mellan plattorna 9, står i förbindelse med inloppet 4 och utloppet 5 för det andra mediet.g Enheterna 6 har, såsom visas i fig. 4-6, rullar 13, som är roterbara i hållare 14 fästade vid ramarnas 8 övre ände. Rullarna 13 löper utefter styrskenor 15, som i tvär- sektion i huvudsak har L-form och är utbildade vid och längs husets 1 övre innervägg i ändamål att underlätta enheternas 6 införande i och avlägsnande från huset 1. Vidare kan en fixtur vara fästad vid en av paret ramar 8 i varje enhet i ändamål att i husets 1 längdled inställa varje enhet 6, vilken fixtur 16 medelst en skruv 18 och en mutter 19 är fästad vid en horisontell skiljevägg 17 i huset 1, vilken avdelar husets rum i vertikalled. Varje ram 8 har, såsom visas i fig. 7, en passage 20 för vätskemedíet, vilken för detta ändamål står i förbindelse med det slutna mellanrummet B. Ramen 8 är företrädesvis anordnad anliggande mot den närliggande enhetens ram, så att passagerna 20,20 i båda enheterna kan i linje med varandra stå i förbindelse i ända- mål att hållas gastäta.

Varje par ramar 8, 8 och det på förhand bestämda antalet plattor 9 mellan dom är tidigare hopsattn utanför huset 1 i ändamål att bilda det avsedda antalet värmcväxlingscnheter 6. Enheterna 6 införes i huset 1 obetydligt hoptryckta, var- efter spänngaveln 7 anbringas vid husets öppningsände, var- vid åstadkommes en kompakt plattvärmeväxlare enligt uppfin- ningen.

Emedan plattorna 9 i varje enhet 6 är fullt hopspända före införandet av enheten í huset 1, motsvarar spänngavelns 7 möjliga förskjutning endast summan av de spelrum, som kan förekomma mellan enheterna 6. Till följd härav kan huset och sålunda värmeväxlaren framställas med små mått.

Exempelvis kan en förlängningsskena vara förbunden med varje styrskena 15 vid huset 1 och vid en ände uppbäras horisontellt av ett stag eller liknande samt kunna utdragas utanför huset 1. Sedan gaveln 7 har avlägsnats från huset 1, s Lfl 10 15 20 25 35 40 ”Éšäü-“Äf kin därvid enheten 6 förflyttas horisontellt utefter för- längningsskenorna. Alternativt kan förlängníngsskenorna ersättas av bärhjul anbragta under enheten, medelst vilka den kan förflyttas med bärhjulen rullande på räler på golvet.

Fig. 8a och 8b visar i sektion en modifierad utförings- form korresponderande med fíg. 3a och 3b. Plattorna 9 i fig. 3a och 3b är anbragta i en enda rad, men plattorna 22 i fíg. Sa och 8b är anbragta i dubbla rader. Detta arrange- mang avser att tillgodose kraven inom ett område, där flödes- förhållandet gas till vätska är värmeöverförande ytenhet, dvs. luftflödet, är flera till flera tiotals gånger större än vätskeflödet. Verkningssättet av den dvan beskrivna värme- växlaren förklaras i anslutning till exempelvis ett kondensa- tionsförlopp, varvid gas kondenseras till följd av värme- växlíng mellan gas och vätska. Gasen, t.ex. ånga, matas, såsom visas i fíg. 8a, in i det övre rummet 26 i ett hus 25 från ett i detta anbragt gasinlopp 24, varefter ångan uppdelas jämnt och symmetriskt i sidled för att fördelas genom inloppsöppningar 28, 28 till mellanrum A,A, som begränsas av tätningsremsor 27a mellan plattorna 22. Ångan strömmar nedåt i mellanrummen A utefter plattornas 22 värme- överförande ytor och strömmar sedan genom utloppsöppningar 29 till det nedre rummet 30, som är avskílt från det övre rummet 26 medelst skiljeväggar 31, och vidare mot ett ut- lopp 32. Vätskemediet t.ex. kylvatten inmatas genom ett vätskeínlopp (ej visat i fíg. 8a och 8b) anordnat vid husets 25 ändparti, och strömmar därefter, såsom visas i fíg. 8a, genom inloppspassager 33, 33 in i de slutna mellanrummen B, som begränsas av tätningsremsor 27b mellan plattorna 22.

Kylvattnet strömmar vidare uppåt mot utloppspassager 34, 34 och ut ur huset genom ett utlopp (ej visat) vid husets 25 ändparti. Mellan ångan i mellanrummen A och kylvattnet i mellanrummen B växlas värme genom de mellan A, B belägna plattorna, varvid ångan kondenseras och det alstrade konden- satet avlägsnas tillsammans med förbrukad ånga genom utloppet 32. i Omvänt mot det ovanstående fallet, dvs. om vätske- flödet överstiger gasflödet, är en annan modifierad utförings- form, som visas i fig. 9a och 9b, fördelaktig när exempelvis ånga kondenseras. Vätskeflödesvolymen är ofta flera till 10 15 20 25 30 35' 40 flera tiotals gånger större än gasflödesvolymen. Vid det konventionella matningsförfarandet, då vätskemediet till- låtes strömma genom de slutna mellanrummen, såsom beskrivits i anslutning till föregående utföringsform, blir alltid platt- ytornas verkningsgrad såsom värmeöverförande ytor lägre (t.ex. emedan passagerna 33, 34 för vätskan har större öpp- ningsarea, såsom visas i fig. 8a och 8b), vilket gör det svårt att åstadkomma den effektiva värmeöverförande ytan.

I denna utföringsform är plattor 35 anordnade i en enda rad och upphängda i ett horisontellt cylíndriskt hus 36 medelst ett flertal styrplattor 37 (två sådana visade).

Plattor 35 är på samma sätt som tidigare beskrivits fast- spända yta mot yta med omslutande tätningsremsor 40a och 40b, varvid mellan plattorna 35 växelvis bildas mellanrum A för gasmediet och mellanrum B för vätskemcdíet. Varje platta 35 är rektangulär och har ett övre inlopp 38 med relativt stor öppningsarea för inmatning av gasmediet och ett vid bottnen beläget utlopp för kondensatet. I ändamål att förbinda plattornas 35 värmeöverförande ytor är tätnings- remsor 40a anbragta så, att de omsluter plattytorna i tät- ande kontakt med dem och det bildas slutna mellanrum A.

Mellanrummen B, genom vilka vätskemediet strömmar, begränsas däremot av tätningsremsor 40b, som delvis är försedda med urtag, genom vilka mellanrummen står i förbindelse med rummet inuti huset 36. Mellanrummen B är skilda från gasmediets inlopp 38 och utlopp 39 medelst partier 41, 42 av tätnings- remnorna 40b. Tätningsremsorna 40b är vid övre partiet av varje långsida av den rektangulära plattan 35 försedda med en öppning 44 anordnad att instyra vätskemediet och för- binda husets 36 övre rum 43 med mellanrummen B och är vid nedre kortsidan försedda med en öppning 45 för utströmning av vätskemediet och för att sätta mellanrummen B i förbindel- se med husets 36 nedre rum 47.

Vid detta arrangemang inmatas vätskemedíet t.ex. kyl- vatten i det övre rummet 43 från ett upptill i huset 36 beläget inlopp 46 och fördelas till varje mellanrum B genom öppningen 44 samt strömmar nedåt utefter plattans 35 värme- överförande yta. Vätskemediet strömmar sedan in i det nedre rummet 47, genom öppningen 45, och därefter ut genom ett vid bottnen beläget utlopp 48 i huset 36. Gasmediet t.ex, 7906550-4 10 15 20 25 vsoesso-4 ånga inmatas genom ett inlopp (ej visat) vid husets 36 änd- parti, fördelas till varje mellanrum A genom inloppet i varje platta 35 och strömmar nedåt utefter varje plattas 35 värme- överförande yta, samt avkyles därefter medelst kylvatten i närliggande mellanrum B, varvid ångan kondenseras. Konden- satet tillsammans med den förbrukade ångan utmatas från huset 36 genom utloppen 39 och ett ej visat utlopp vid husets 36 ändparti.

När gasflödet är mindre än vätskeflödet (speciellt när ångan kondenseras, minskas dess volym avsevärt) och gasen inmatas i de slutna mellanrummcn A, åstadkommer tillförseln av gas i de slutna mellanrummen en minskning av plattans 35 öppningsareor 38,39 i jämförelse med vätskans större in- flöde i de slutna mellanrummen. En sådan tillförsel av medier- na är sålunda fördelaktig för att säkerställa den effektiva värmeöverföringsarean av plattytan. Dessutom kan inlopps- öppningens 44 och utloppsöppnlngens 45 area med lätthet regleras genom att man valbart ändrar urtagets längd vid tätningsremsan 40b och därigenom underlättar bestämningen av flödet genom mellanrummen B och följaktligen förhållandet mellan de båda mediaflödena. Speciellt är in- och utlopps- öppningarnas 44, 45 area reglerbara på sådant sätt, att när vätskeflödet är större, kan dess tryckförlust minskas.

Vätskemediet strömmar dessutom nedåt utefter plattan 35 och icke mot tyngdkraftens verkan, vilket är fördelaktigt för att minska tryckförlusten. Inloppet 38 för gasmediet sträcker sig i huvudsak över hela bredden av den värmeöverförande ytan, varför någon ändring, t.ex. utvidgning eller sammandrag- ning, icke uppstår i den bana, i vilken den till varje mellan- rum A tillförda ångan kondenseras, varigenom sålunda ångans tryckförlust i mellanrummen A nedbringas till ett minimum.

Såsom framgår av ovanstående beskrivning, kan värme- växlaren enligt uppfinningen med fördel användas även för värmeväxling genom förångning eller fluid till fluid.

Uppfinningen är givetvis icke begränsad till de beskriv- na och visade utföringsexemplen utan allehanda modifikationer kan förekomma inom uppfinningens ram.

Claims (4)

790655041 Patentkrav

1. Plattvärmeväxlare med ett cylindriskt hus (1) för- sett med ett inlopp (2) och ett utlopp (3) för ett första av två värmemedier och ett inlopp (4) och ett utlopp (S) för det andra mediet, samt med horisontell längdaxel, k ä n n e- t e c k n a d_ av ett flertal värmeväxlingsenheter (6), som var och en innefattar ett par motstâende ramar (8) och ett paket plattor (9) spända med flatsidorna mot varandra och som är införda i rad i huset (1) samt av en gavel (7) tillslutande husets ena ände och anordnad att utöva axiell tryckkraft mot värmeväxlingsenheterna (6).

2. Värmeväxlare enligt krav 1, k ä n~n e t e c k - n a d av att plattorna (9; 22) är hopspända med mellanlägg av tätningsremsor (12a, 1Zb; 27a, 27b) utefter omkretsen, så att mellanrum (A, B) bildas för genomströmning av värmemedierna, varvid vartannat mellanrum (B) är avstängt mot husets (1) inre och står i förbindelsenwd inloppet (4; 33) och utloppet (5; 34) för det andra mediet, och övriga mellanrum (A) är öppna mot husets inre och genom avbrott hos tätningsremsorna (12a; 27a) står i förbindelse med inloppet (2; 24) och utloppet (3; 32) för det första mediet.

3. Värmeväxlare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att plattorna (35) är hopspända med mellanlägg av tätnings- remsor (40a, 40b) utefter omkretsen, så att mellanrum (A, B) bildas för genomströmning av värmemedierna, varvid vartannat mellanrum (A) är avstängt mot husets inre (43,47) och står i förbindelse med inloppet (38) och utloppet (39) för det första mediet och övriga mellanrum (B) är öppna mot husets inre (43, 47) och genom avbrott hos tätningsremsorna (40b) står i för- bindelse med inloppet (46) och utloppet (48) för det andra mediet.

4. Värmeväxlare enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n u d av att det första mediet utgöres av en gas och det andra mediet av en vätska. S. Värmeväxlare enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d av att båda värmemedierna är vätskeformiga.