SE458806B - Plattvaermevaexlare med olika stroemningsmotstaand foer medierna - Google Patents

Description

458 apa i 2 ' 10 15 20 25 30 35 Såsom framgår av de nämnda patentskrifterna har de pressade åsarna i plattorna givits en viss orientering eller försetts med olika slags deformationer för att åstadkomma större strömningsmotstånd för det ena värmeväxlingsmediet än för det andra. En gemensam nackdel med den kända tekniken enligt alla de nämnda patentskrifterna är emel- lertid att den skillnad i strömningsmotstând, som med hjälp av denna teknik kan åstadkommas, är förhållandevis liten, om det förutsätts att väsentligen oförändrad hållfasthet önskas hos plattorna och oförändrat avstånd önskas mellan plattorna. Detta gör att många värmeväxlingsuppgifter, där flödet av det ena värmeväxlingsmediet är väsentligt större än flödet av det andra värmeväxlingsmediet, ej kan lösas på ett effektivt sätt med hjälp av plattvärmeväxlare av det aktuella slaget. Istället får dessa värmeväxlingsuppgifter ofta lösas med hjälp av tubvärmeväxlare, vilka i flera avseenden är mindre fördelaktiga än plattvärmeväxlare. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en ny konstruktion för plattvärmeväxlare av det inledningsvis angivna slaget, vilken undviker den ovan nämnda begränsningen hos förut känd teknik vad avser olika strömningsmotstånd för värmeväxlingsmedierna men vilken ändå mö1liggör användande av ett mycket tunt plåtmaterial i värmeväxlingsplattorna och ett effektivt utnyttjande av detta plåtmaterial.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen på så sätt att vart och ett av åtminstone två närbelägna plattmellanrum i värmeväxlaren bildas av värmeväxlingsplattor, som var och en på vardera sidan har paral- lella åsar, vilka över en väsentlig del av värmeväxlingsplattans värmeväxlingsparti sträcker sig i nämnda huvudriktning för värme- växlingsmediernas strömming och vilka mellan sig bildar parallella dalar för strömming av ifrågavarande värmeväxlingsmedium, varvid plattpartierna mellan åsarna på plattans ena sida bildar åsar på plattans andra sida; att de nämnda åsarna på mot varandra vända sidor av närbelägna värmeväxlingsplattor anligger så mot varandra i vart och ett av nämnda två plattmellanrum, att de nämnda-dalarna 10 15 20 25 30 35 3 l 458 eos mellan åsarna hos den ena värmeväxlingsplattan befinner sig mitt för motsvarande dalar hos den andra värmeväxlingsplattan och med dessa bildar parallella strömningspassager för ifrågavarande värmeväx- lingsmedium; att åtminstone den värmeväxlingsolatta, som bildar vägg i de två nämnda närbelägna plattmellanrummen, är försedd med ned- pressningar åtminstone i sina åsar belägna nå den ena sidan av värmeväxlingsplattan, vilka nedpressningar bildar trösklar i de inbördes parallella dalarna på den andra sidan av värmeväxlings- plattan; och att nedpressningar av det nämnda slaget är så dimen- sionerädeïoch placerade att under värmeväxlarens drift strömnings- motståndet för det ena värmeväxlingsmediet i det ena plattmellan- rummets strömningspassager är väsentligt större än strömnings- motståndet för det andra vïrmeväxlingsmediet i det närliggande andra plattmellanrummets strömningspassager.

En konstruktion enligt denna uppfinning ger mycket stor frihet när det gäller att åstadkomma en önskad relation mellan graderna av strömningsmotstånd för de olika värmeväxlingsmedierna- Detta beror på att nedpressningar hos åsarna på den ena sidan av en värme- växlingsplatta av det här aktuella slaget kan utformas så att de högst väsentligt påverkar strömningsmotståndet för det ena värme- vëxlingsmedieti utan att de i väsentlig grad påverkar strömnings- motståndet för det andra värmeväxlingsmediet. Skälet hïrtill är att nedpressningarna kommer att bilda trösklar placerade mitt i ström- ningspassagerna för nämnda ena vïrmeväxlingsmedium men vara placerade mellan strömningspassagerna för det andra vïrmeväxlings- mediet.

I en engelsk patentskrift, GB-PS 1.183.183, har tidigare föreslagits ett pressmönster för värmeväxlingsplattor i en plattvïrmeväxlare, vid vilken motstående parallella åsar hos närliggande vïrmevïxlings- plattor anligger mot varandra, så att ett flertal parallella _ strmningspassager bildas mellan åsarna i varje plattmellanrum för de respektive värmeväxlingsmedierna. Det föreslagna pressmönstret är emellertid helt symmetriskt, varigenom samtliga olattmellanrum 458 age L i « 10 15 20 25 30 35 erbjuder lika stora genomströmningsmotstånd för de båda värme- växlingsmedierna.

Skillnaden i strömningsmotstånd, som enligt uppfinningen kan erhållas för de båda värmeväxlingsmedierna, kan göras större eller mindre i beroende av hur de ovannämnda nedpressningarna i när- liggande plattors åsar är belägna i förhållande till varandra. En relativt liten ökning av strömningsmotståndet i ett plattmellanrum kan erhållas genom nedpressningar, vilka är så utformade i åsar på de fråñßvarandra vända sidorna av två närbelägna värmeväxlings- plattor, att nedpressningar i den ena värmeväxlingsplattan bildar första trösklar belägna på avstånd från varandra utmed vardera av dalarna på värmeväxlingsplattans andra sida, medan nedpressningar i den andra värmeväxlingsplattan bildar andra trösklar belägna mellan de första trösklarna utmed samma dalar.

Ju mindre avståndet är längs samma dal mellan en av nämnda första trösklar och en av nämnda andra trösklar, desto större blir ström- ningsmotståndet. Sålunda kan en relativt stor ökning av strömnings- motståndet 1 ett plattmellanrum erhållas om nedpressningar är så utformade i åsar på de från varandra vända sidorna av tvâ närbelägna värmeväxlingsplattor, att trösklar bildas i dalarna på de motsatta sidorna av respektive värmeväxlingsplattor, vilka trösklar parvis, dvs. en tröskel på vardera av värmeväxlingsplattorna, samverkar till bildande av förträngningar i strömningspassagerna mellan värme- växlingsplattorna. Exempelvis kan för maximalt strömningsmotstånd trösklar vara belägna mitt för varandra i en och samma strömnings- passage. Detta maximala strömningsmotstånd blir givetvis större ju högre trösklarna är.

Nedpressningar av det ovan beskrivna slaget behöver inte vara jämnt fördelade över en plattas hela värmeväxlingsparti. Istället kan en ojämn fördelning av nedpressningarna användas som ett medel för att styra strömningen i ett plattmellanrum, exempelvis för åstadkommande av en jämn fördelning av strömningen 1 plattmellanrummet. 10 15 20 25 30 35 5 458 806 Uppfinningen skall beskrivas i det följande med hänvisning till bifogade ritning, på vilken Fig l visar en plattvärmeväxlare av det slag som uppfinningen avser, Fig 2 visar två värmeväxlingsplattor avsedda för en plattvärmeväxlare enligt fig 1, Fig 3 och 4 visar två olika pressmönster för värmeväxlingsplattor, Fig 5 visar värmeväxlingsplattor med pressmönster enligt fig 3 och 4 lagda på varandra för samverkan i enlighet med uppfinningen, och Pig Grfi visar tväraektioner längs linjerna VI-VI, VII~VII resp. VIII-VIII genom värmeväxlingsplattorna i fig 5.

I fig 1 visas en plattvärmeväxlare innefattande en stativplatta l, en trvckplatta 2 samt ett flertal därmellan belägna värmeväxlingsplattor 3.

Tryckplattan 2 och värmeväxlingsplattorna 3 är upphängda i och förskjut- bara längs en horisontell balk 4, vilken uppbärs av stativplattan l och ett stöd 5. Medelst en styrstâng 6, vilken likaså uppbärs av stativ- plattan l och stödet 5, hålls tryckplattan 2 och värmeväxlingsplattorna 3 1 rätt lägen. Organ 7 och 8 är anordnade att hålla samman värmeväxlar- plattorna mellan stativnlattan 1 och tryckplattan 2.

I fig 2 visas tvâ identiskt likadana rektangulära värmeväxlingsplattor 3a och'3b. Plattan 3a är vriden l80° i sitt eget plan relativt plattan 3b. Var och en av värmeväxlingsplattorna innefattar ett primärt värme- växlingsparti 9 och två sekundära värmeväxlingspartier 10 och ll. I värmeväxlingsplattornas fyra hörnpartier finns portar l2-15 avsedda för genmströmning av två värmeväxlingsmedier. Runt varje plattas värme- växlingspartier och två 13, 15 av portarna sträcker sig på den ena sidan av plattan en packning 16. Separata packningar 17 och 18 sträcker sig runt de två övriga portarna 12, 14, vilka således befinner sig utanför den yta av plattan, vilken omges av packningen 16.

Värmeväxlingsplattorna 3a och 3b är avsedda att samverka i en plattvärme- växlare enligt fig l på ett sätt som är väl känt, varför detta inte behöver närmare beskrivas. 10 15 20 25 30 458 spa ß Varje värmeväxlingsplattas primära värmeväxlingsparti 9 är genom pressning försett med ett korrugeringsmönster uppvisande åsar och dalar på båda sidorna av plattan. Åsarna_och dalarna sträcker sig i en huvud- riktning längs plattan, vilken i fig 2 har utmärkta med en dubbelpil M.

Om plattan 3a läggs ovanpå plattan 3b kommer i det bildade plattmellan- rumet motstâende parallella âsar hos plattorna att anligga mot varandra topp mot topp. De mittför varandra belägna dalarna mellan âsarna bildar i plattmellanrumet parallella strömningspassager för ett värmeväxlings- mediu. s I fig 3 visas en ntföringsform av ett korrugeringsmönster avsett för en värmeväxlingsplattas primära värmeväxlingsparti. Korrugeringsnönstret uppvisar på den ena sidan av värmeväxlingsplattan parallella åsar l9a och mellan dessa förlöpande dalar 20a. Pâ den andra sidan av värme- växlingsplattan bildas åsar av dalarna 20a och dalar av âsarna l9a.

Varje ås l9a uppvisar utmed sin sträckning ett flertal nedpressningar Zla belägna med jämna inbördes mellanrum. I fig 3 är ett flertal ned- pressningar 2la hos åaarna l9a belägna i lin1e med varandra; så att en kanal bildas tvärs åsarna. Detta är givetvis inte nödvändigt.

Som framgår av fig 3 är nedpressningarna 2la inte lika djupa som dalarna 20a utan kvarlämnar delar 22a av åsarna l9a, belägna något högre än dalarnas bottnar. Nedpressningarna 2la bildar på den motsatta sidan av värmevïxlingsplattan trösklar i de där befintliga dalarna.

Genom utformningen av nedpressningar 2la endast i åsarna på den ena sidan av värmeväxlingsplattan har ett osymmetriskt korrugeringsmönster erhållits. Sålunda kommer ett värmeväxlingsmedium att kunna strömma i och längs dalarna 20a på den ena sidan av plattan väsentligen obehindrat, medan ett annat värmeväxlingsmedium vid strömning i och längs dalarna på den andra sidan av plattan kommer att möta ett visst strömningsmotst ånd på grund av de trösklar, som bildas av nedpressningarna 2la. t 10 15 20 25 30 35 1 458 806 I fig 4 visas en annan utföringsform av ett korrugeringsmönster avsett för en värmeväxlingplattas primära värmeväxlingsparti. Korrugerings- mönstret uppvisar på den ena sidan av vërmevöxlingplattan parallella åsar l9b med nedpressningar 2lb. Mellan åsarna 19b bildas dalar 20b, vilka på den andra sidan av plattan bildar åsar. Dessa senare åsar uppvisar nedpressningar, vilka 1 dalarna 20b bildar trösklar 23b. Som framgår av fig 4 är trösklarna 23b inte lika höga som åsarna l9b. På motsvarande sätt kvarlämnar nedpressningarna Zlb delar 22b av åsarna l9b belägna ovanför dalarnas 2Db bottnar. i Längs varje ås l9b är en tröskel 23b utformad mellan tvâ närbelägna nedpressningar 21b. Genom detta arrangemang av nedpressningar 2lb och trösklar 23b har ett symmetriskt korrugeringsmönster erhållits, dvs åsar, dalar, nedpressningar och trösklar är likadant utformade på båda sidor av värmeväxlingsplattan. Detta betyder att ett värmeväxlingsmedium, som strömmar i och längs dalarna 20b på den ena sidan av plattan, möter exakt lika stort strömningsmotstånd som ett annat värmeväxliugmediu, vilket strömmar i och längs dalarna på den motsatta sidan av plattan.

I fig 5 visas en del av en värmeväxlingsplatta 24 med ett korrugerings- mönster enligt fig 3 belägen mellan delar av två värmeväxlingsplattor 25, 26 med ett korrugeringsmönster enligt fig 4. Mellan de tre plattorna bildas'två plattmellanrum, varvid ett första värmeväxlingmedium är avsett att genomströmma det ena, nedre plattmellanrummet i den riktning, som visas medelst en pil H, och ett andra värmevöxlingsmedium är avsett att genomströmma det andra, övre plattmellanrummet i motsatt riktning enligt en pil C.

I det nedre plattmellanrummet 1 fig 5 anligger den nedre plattans 26 åsar l9b mot de nedåtriktade åsar hos mellanplattan 24, vilka bildas av dalarna 20a på dennas ovansida. De mitt för varandra belägna dalarna i plattorna 24 och 26 bildar således tillsammans ett flertal parallella strömningspassager för ett första värmeväxlingsmedium med strömnings-. riktningen H. Som hinder för ett flöde i dessa strömningspassager verkar både trösklarna 23b hos plattan 26 och de nedâtriktade trösklar som 10 15 20 25 30 35 458 806 bildas av nedpressningarna Zla i mellanplattan 24. De nämnda trösklarns hos plattorna 24 och 26 befinner sig mitt för varandra 1 strömnings- passagerna, vilka därigenom erbjuder relativt stort strömningsmotstånd för ett genomströmmande värmeväxlingsmedium.

I det övre plattmellanrummet i fig 5 anligger mellanplattans 24 åsar l9a mot de nedåtriktade åsar hos den övre plattan 25, vilka bildas av dalarna 20b på dennas ovansida. De mitt för varandra belägna dalarna 1 plattorna 24 och 25 bildar tillsamans ett flertal parallella strömnipgšpassager för ett andra värmeväxlingsmedium med strömnings- riktningen C. Som hinder för ett flöde i dessa strömningspassager verkar endast de nedåtriktade trösklar som bildas av nedpressningarna 2lb i den övre plattan 25. Det strömningsmotstånd som dessa strömningspassager erbjuder ett genomströmmande värmeväxlingsmediwm blir väsentligt mindre än det som erbjuds av strömningspassagerna i det nedre plattmellanrummet i fig 5.

Det är uppenbart att nedpressningar och trösklar kan utformas i värme- växlingsplattor av det visade slaget enligt mycket varierande mönster.

Härigenom kan vilket som helst önskat strömningsmotstånd åstadkommas i två närbelägna plattmellanru, varvid graden av strömningsmotstånd 1 det ena plattmellanrummet är väsentligen oberoende av graden av strömnin ss- motstånd i det andra.

I fig 6-8 visas tvärsektioner längs linjerna VI-VI; VII-VII resp.

VIII-VIII i fig 5, varav framgår hur genomströmniugsareorna för strömningspassagerna mellan plattorna 24-26 förändras utmed sin längd.

I det ovanstående har beskrivits ett fall där värmeväxlingsplattor med ett osymmetriskt pressmönster (fig 3) samverkar med värmeväxlingsplattor med ett symmetriskt pressmönster (fig 4) för åstadkommande av väsentligt olika strömningsmotstând för värmeväxlingsmedierna i de respektive platt- mellanrummen. Uppfinningen är dock inte begränsad till en sådan kombina- tion av pressmönster hos värmväxlingsplattorna- Alternativt kan samtliga plattor ha antingen ett symmetriskt eller ett osvmmetriskt pressmönster. 10 15 20 25 30 e, 458 806 Huvudsaken är att de av nedpressningar bildade trösklarna i strömnings- passagerna mellan plattorna samverkar så att de åstadkommer större strömningsmotstånd i vissa plattmellanrum än i andra.

Inom ramen för uppfinningen är det givetvis möjligt att skapa olika strömningsmotstând för värmeväxlingsmedierna endast i en del av en plattvärmeväxlare. Det är också möjligt att skapa olika grad av skillnad i strömningsmotstånd i tvâ olika delar av en plattvärmeväxlare, t.ex. enligt deg princip som beskrivs i patentet US 4.303.123. a Om så önskas kan värmeväxlingsplattorua förses med trösklar som har olika höjd. Sådana olika höga trösklar kan finnas hos en och samma värme- växlingsplatta. Exempelvis kan tröaklarna på den ena sidan av en platta vara högre än trösklarna på plattans andra sida. Alternativt kan vissa plattor ha trösklar med en viss höjd och andra värmeväxlingsplattor ha trösklar med en annan höjd. Företrädesvis har de pressade åsarna dock samma höjd hos samtliga värmeväxlingsplattor, så att likadana kant- packningar kan användas i de olika plattmellanrummen.

För âstadkommande av olika strömningsmotstând för värmeväxlingsmedierna är det vidare möjligt att utforma värmeväxlingsplattorna så att varannan värmeväxlingsplatta i en plattvärmeväxlare (eller en del därav) kan vara vriden 180° runt en axel 1 plattans eget plan, varvid de olika ' trösklarna är så utformade - med avseende på placering och/eller höjd - att de samverkar på olika sätt i de bildade plattmellanrummen för de respektive värmeväxlingsmedierna. Värmeväxlingsplattor arrangerade på detta sätt kan sålunda ha identiskt likadana pressmönster av åsar, dalar, nedpressningar och trösklar.

Inom ramen för efterföljande patentkrav är uppfinningen användbar även för plattvärmeväxlare, vari en del av eller alla värmeväxlingsplattorna är permanent sammanfogade med varandra, t.ex. genom lödning eller -_ svetsning.

Claims (5)

458 spa l 10 15 20 25 30 35 Patentkrav

1. Plattvärmeväxlare innefattande ett paket tunna värmeväxlings- plattor, som genom pressning försetts med åsar på båda sidor, via vilka åsar plattorna anligger mot varandra under bildande av platt- mellanrum, och vidare innefattande medel för att leda ett värme- växlingsmedium genom vartannat plattmellanrum och ett annat värme- växlingsmëdium genom övriga plattmellanrum på sådant sätt att värme- växlingsmedierna strömmar parallellt med varandra i en förutbestämd huvudriktning - i motström eller i medström - genom sina respektive plattmellanrum, varvid värmeväxlingsplattorna är så utformade att de örre strömningsmotstånd för det ena värmeväxlingsmediet än för det andra, äV i plattmellanrummen åstadkommer st k ä n n e t e c k n a d att vart och ett av åtminstone tvâ närbelägna plattmellanrum (C, H) i värmeväxlaren bildas av värmeväxlingsplattor, som var och en på vardera sidan har parallella åsar (l9a; l9b), väsentlig del av v vilka över en ärmeväxlingsplattans värmeväxlingsparti sträcker sig i nämnda huvudriktning för värmevöxlingsmediernas streaming och vina manen szg andar' parallella arna: çzoa; zob) för strömning av ifrågavarande värmeväxlingsmedium, varvid plattpartierna mellan åsarna (l9a; 19b) på plattans ena sida bildar åsar på plattans andra sida, att åsarna på mot varandra vända sidor av närbelägna värme- växlingsplattor anligger så mot varandra i vart och ett av nämnda två plattmellanrnm (C, H), att de nämnda dalarna (20b) mellan åsarna (l9b) hos den ena värmeväxlingsplattan (26) befinner sig mitt för motsvarande dalar hos den andra värmeväxlingsplattan (24) och med dessa bildar parallella strömningspassager för ifrågavarande värmeväxlingsmedium, att åtminstone den värmeväxlingsplatta (24), som bildar vägg i de två nämnda närbelägna plattmellanrummen, är försedd med nedpress- 10 15 20 25 30 35

2. Plattvärmeväxlare enligt krav 1, -Fl (31 (ID v ll ningar (21a) åtminstone i sina_åsar (l9a) belägna på den ena sidan av värmeväxlingsplattan, vilka nedpressningar bildar trösklar i de inbördes parallella dalarna på den andra sidan av värmeväxlingsplattan, och att nedpressningar (2la) av det nämnda slaget är så dimensionerade och placerade att under värmeväxlarens drift strömningsmotståndet för det ena värmeväxlingsmediet i det ena plattmellanrummets (C) strömnlngspassager är väsentligt större än strömningsmotståndet för det andra värmeväxlingsmediet i det närliggande andra platt- mellanrummets (H) strömningspassager. k ä n n e t e c k n a d a v att nedpressningar (21a) av det nämnda slaget är så utformade i âsar på de från varandra vända sidorna av två närbelägna värmeväxlings- plattor (24, 26), att nedpressningar (2la) i den ena värmeväxlings- plattan bildar första trösklar belägna på avstånd från varandra utmed vardera av dalarna på värmeväxlingsplattans (24) andra sida, medan nedpressningar i den andra värmeväxlingsplattan (26) bildar andra trösklar (23b) belägna mellan de första trösklarna utmed samma dalar, varvid trösklarna hos de båda värmeväxlingsplattorna (24, 26) bildar förtrëngningar i de respektive strömningspassagerna mellan värmeväxlingsplattorna.

3. Plattvärmeväxlare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att nedpressningar (2la) av det nämnda slaget är så utformade i åsar på de från varandra vända sidorna av två närbelägna värmeväxlings- plattor (24, 26), att trösklar bildas i dalarna på de motsatta sidorna av respektive värmeväxlingsplattor, vilka trösklar parvis, dvs. en tröskel på vardera av värmeväxlingsplattorna, är belägna så nära varandra att de samverkar till bildande av förträngningar 1 strömningspassagerna mellan värmeväxlingsplattorna.

4. ä V Plattvärmeväxlare enligt krav 2 och 3, k ä n n e t e c k n a d att tre på varandra följande värmeväxlingsplattor är så ut- 4 58 8 Û_6 - 12 formade, att det ena av de bildade plattmellanrummen har förträng- ningar belägna enligt krav 2, medan det andra plattmellanrummet har förträngningar belägna enligt krav 3. 5

5. Plattvärmeväxlare enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k - n a d a v att av ett flertal efter varandra placerade värme- växlingsplattor varannan värmeväxlingsplatta (24) är av ett första slag och övriga värmeväxlingsplattor (25, 26) är av ett andra slag. I