DD244191A1

DD244191A1 - PROFILED HEAT TRANSFER PLATES

Info

Publication number: DD244191A1
Application number: DD28503485A
Authority: DD
Inventors: Arnold Balla; Bernd Rummler; Rudolf Teubner
Original assignee: Kyffhaeuserhuette Maschf
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-03-25
Also published as: CS267698B1; SE8605420L; DK162955B; SE8605420D0; SE463534B; GB8630221D0; DK601686D0; GB2184530B; DE3641404A1; CS929886A1; DK601686A; GB2184530A; DK162955C

Abstract

Die Erfindung betrifft profilierte Waermeuebertragungsplatten, die unter Wahrung eines bestimmten Abstandes in einem Gestell o. ae. zu einem Waermeuebertrager derart zusammengefuegt werden, dass zwischen den Waermeuebertragungsplatten Stroemungskanaele gebildet werden, deren Hoehe klein gegen die Breite und Laenge, jedoch wesentlich groesser als die Dicke der Waermeuebertragungsplatten ist. Diese so ausgebildeten Waermeuebertrager finden in allen Industriezweigen Anwendung, wo Fluessigkeiten gekuehlt oder erhitzt werden. Das Ziel der Erfindung ist, das Verhaeltnis von Waermeuebertragungsleistung und Foerderleistung dieser Waermeuebertrager zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass sich die Kruemmung der sich bildenden Kurvenstuecke stetig und monoton aendert, wobei diese Kurvenstuecke in den Punkten, in denen sie entweder stetig ineinander oder stetig in das sie verbindende Gegenstueck uebergehen, betragsmaessig ihre groesste Kruemmung besitzen und in den Punkten, in denen sie in die Kurvenstuecke der Profilkurven der benachbarten Profilelemente uebergehen, ihre dem Betrag nach kleinste Kruemmung besitzen.The invention relates to profiled heat transfer plates which, while maintaining a certain distance in a frame o. Ae. be merged into a heat transfer such that between the heat transfer plates flow channels are formed whose height is small to the width and length, but much larger than the thickness of the heat transfer plates. These heat transfer agents thus formed are used in all industries where liquids are cooled or heated. The aim of the invention is to increase the ratio of heat transfer performance and delivery rate of these heat transfer agents. According to the invention, this is achieved by the fact that the curvature of the forming curve pieces changes continuously and monotonically, whereby these curve pieces have their largest curvature in the points in which they either pass continuously into one another or continuously into the connecting object, and in the points in which they pass into the curved sections of the profile curves of the adjacent profile elements, have their smallest amount of crushing.

Description

Bei paralleler Führung der wellenförmigen Profile der jeweils benachbarten Wärmeübertragungsplatten liegen zwischen den sich gegenüberliegenden Profilelementen gleichartige Kanalabschnitte, in denen sich der Strömungsquerschnitt stetig von einem Maximalwert auf einen Minimalwert und umgekehrt ändert. Die Querschnittsänderung ist über die gesamte Breite, über die die Parallelführung erfolgt, gleich.With parallel guidance of the wave-shaped profiles of the respectively adjacent heat transfer plates, similar channel sections lie between the opposing profile elements, in which the flow cross section changes continuously from a maximum value to a minimum value and vice versa. The change in cross section is the same over the entire width over which the parallel guide takes place.

Kreuzen sich die wellenförmigen Profile der jeweils benachbarten Wärmeübertragungsplatten, so entstehen ebenfalls Kanalabschnitte, in denen sich der Strömungsquerschnitt ändert. Die dabei erreichten Verhältnisse von maximalem zu minimalem Querschnitt ändern sich jedoch periodisch über die Plattenbreite. Die Periodizität wird durch die Abstände der Punkte, auf denen sich die Profilelemente der benachbarten Platten gegenseitig abstützen, festgelegt.If the wavy profiles of the respectively adjacent heat transfer plates cross each other, channel sections are likewise formed in which the flow cross section changes. However, the ratios reached from maximum to minimum cross section change periodically across the plate width. The periodicity is determined by the distances of the points on which the profile elements of the adjacent plates mutually support.

Das realisierte Verhältnis von maximalem zu minimalem Strömungsquerschnitt in den einzelnen Kanalabschnitten und die Art und Weise der Gestaltung des Überganges zwischen diesen Strömungsquerschnitten bestimmen maßgeblich das erreichbare Verhältnis von Wärmeübertragungsleistung zu erforderlicher Förderleistung. So wird durch relativ große Änderungen der Strömungsquerschnitte bei den bekannten wellenförmigen Profilen eine hohe Wärmeübertragungsleistung erreicht, die jedoch gleichzeitig eine hohe Förderleistung bedingt, wobei ein Teil der aufzubringenden Förderleistung nicht mehr für die Wärmeübertragung genutzt werden kann.The realized ratio of maximum to minimum flow cross section in the individual channel sections and the manner of the design of the transition between these flow cross sections significantly determine the achievable ratio of heat transfer performance to required capacity. Thus, by relatively large changes in the flow cross-sections in the known wave-shaped profiles a high heat transfer performance is achieved, but at the same time a high flow rate conditionally, with a portion of the applied flow rate can not be used for heat transfer.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, das Verhältnis von Wärmeübertragungsleistung zu erforderlicher Förderleistung gegenüber den bekannten Ausführungen von aus mit wellenförmigen Profilen versehenen Wärmeübertragungsplatten zusammengefügten Plattenwärmeübertragern zu erhöhen. The aim of the invention is to increase the ratio of heat transfer capacity to required delivery rate over the known designs of plate heat exchangers assembled from wave-shaped profiled heat transfer plates.

Es wurde gefunden, daß in von wellenförmigen Profilen begrenzten Kanälen sowohl die Wärmeübertragungsleistung als auch die erforderliche Pumpenleistung sehr stark vom Differentialquotienten der Länge der Äquipotentiallinien nach der Strömungsweglänge abhängt. Oberhalb eines bestimmten Grenzwertes dieses Differentialquotienten, der durch die die Profilelemente bildenden Kurvenstücke charakterisierenden Parameter festgelegt wird, steigt die erforderliche Förderleistung ohne wesentliche Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung erheblich an.It has been found that in channels delimited by wave-shaped profiles, both the heat transfer capacity and the required pumping capacity depend very much on the differential quotient of the length of the equipotential lines according to the flow path length. Above a certain limit of this differential quotient, which is determined by the parameters characterizing the profile elements forming curves, the required delivery rate increases significantly without significantly increasing the heat transfer performance.

Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Profilelemente von an sich bekannten Wärmeübertragungsplatten, deren die Strömungskanäle begrenzenden Flächen mit senkrecht oder unter einem bestimmten über die Plattenbreite konstantem oder sich periodisch änderndem Winkel versehen ist, so zu gestalten, daß in den von den jeweils gegenüberliegenden Profilelementen benachbarter Wärmeübertragungsplatten gebildeten Kanalabschnitten die Strömungsgeschwindigkeitsänderungen nur bis zu dem Maße erfolgen, bis zu dem sie zur Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung beitragen.The invention is based on the object, the profile elements of known heat transfer plates, the flow channels limiting surfaces is provided with perpendicular or at a certain constant over the plate width or periodically changing angle to make so that in by the respective opposite profile elements adjacent heat transfer plates formed channel sections, the flow rate changes take place only to the extent to which they contribute to increase the heat transfer performance.

Darlegung des Wesens der Erfindung 'Explanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß werden die durch Projektion der Profilelemente der Wärmeübertragungsplatte auf eine senkrecht zur projizierten Wärmeübertragungsfläche und parallel zur Strömungsrichtung liegende Ebene gebildeten Profilkurven so gestaltet, daß sich die Krümmung der sich bildenden Kurvenstücke sich mit ihrer Länge stetig und monoton ändert, wobei diese Kurvenstücke in den Punkten, in denen sie entweder stetig ineinander oder stetig in das sie verbindende Geradenstück übergehen, betragsmäßig ihre größte Krümmung besitzen und in den Punkten, in denen sie in die Kurvenstücke der Profilkurven der benachbarten Profilelemente übergehen, ihre dem Betrage nach kleinste Krümmung besitzen.According to the invention, the profile curves formed by projection of the profile elements of the heat transfer plate on a plane perpendicular to the projected heat transfer surface and parallel to the flow direction are designed so that the curvature of the curve pieces forming changes continuously and monotonically with their length, these curve pieces in the points, in which they pass either continuously into one another or continuously into the straight line connecting them, they have their greatest curvature in terms of their amount and their smallest curvature in the points in which they pass into the curved sections of the profile curves of the adjacent profile elements.

Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung der wellenförmigen Profile der Wärmeübertragungsplatten wird erreicht, daß der Anstieg des Differentialquotienten der Länge der Äquipotentiallinien in den von den sich gegenüberliegenden Profilelementen der im Plattenwärmeübertrager benachbarten Wärmeübertragungsplatten gebildeten Kanalabschnitten nach der Strömungsweglänge so gestaltet werden kann, daß nicht für die Wärmeübertragung nutzbare Druckverluste vermieden werden, und damit das Verhältnis von Wärmeübertragungsleistung zu erforderlicher Förderleistung erheblich gesteigert werden kann.This inventive design of the wave-shaped profiles of the heat transfer plates ensures that the increase in the differential quotient of the length of the equipotential lines in the channel sections formed by the opposite profile elements of the plate heat exchanger adjacent heat transfer plates channel sections can be designed so that not usable for the heat transfer pressure losses be avoided, and thus the ratio of heat transfer performance to required capacity can be significantly increased.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: Durch Projektion der gegenüberliegenden Profilelemente der im Plattenwärmeübertrager benachbarten Wärmeübertragungsplatten auf eine senkrecht zur projizierten Wärmeübertragungsfläche und parallel zur Strömungsrichtung liegende Ebene entstehende Profilkurven, die aus zwei Kurvenstücken gebildet werden.Fig. 1: By projection of the opposite profile elements of the heat transfer plates adjacent in the plate heat exchanger on a plane perpendicular to the projected heat transfer surface and parallel plane to the flow direction resulting profile curves, which are formed from two curve pieces.

Fig. 2: Durch Projektion der gegenüberliegenden Profilelemente der im Plattenwärmeübertrager benachbarten Wärmeübertragungsplatten auf eine senkrecht zur projizierenden Wärmeübertragungsfläche und parallel zur Strömungsrichtung liegende Ebene entstehende Profilkurven, die aus zwei Kurvenstücken und einem sie verbindenden Geradenstück gebildet werden.Fig. 2: By projection of the opposite profile elements of the plate heat exchanger adjacent heat transfer plates on a plane perpendicular to the projecting heat transfer surface and plane parallel to the flow direction profile curves formed from two curve pieces and a straight line connecting them.

- ύ - ÄtH· IΌ Ι- ύ - EtH · I Ό Ι

Die Wärmeübertragungsplatten sind auf den bei ihrem Zusammenfügen zu Plattenwärmeübertragern die Strömungskanäle begrenzenden Flächen mit wellenförmigen Profilen versehen. Werden die einzelnen Profilelemente 1a bzw. 1 baufeine senkrecht zur Wärmeübertragungsfläche und parallel zur Strömungsrichtung liegende Ebene projiziert, so ergeben sich entweder nach Fig. 1 Profilkurven 2 a, 2 b, die aus zwei Kurvenstücken 3 a und 4a bzw. 3 b und 4b oder nach Fig. 2 Profilkurven 2 c, 2d, die aus zwei Kurvenstücken 13a und 14a bzw. 13 b und 14b und einem sie verbindenden Geradenstück 12a bzw. 12 b bestehen. Besteht die Profilkurve nach Fig. 1 nur auszwei Kurvenstücken 3a und 4a bzw. 3 bund 4b, gehen diese in einem Punkt gleichen Anstiegs 5a bzw. 5b ineinander über. In den Punkten 8a bzw. 8b und in den Punkten 9a bzw. 9b erfolgt der stetige Übergang zu den Profilelementen der beiden benachbarten Profilelemente. Die Krümmung des Kurvenstückes 3a bzw. 3b ändert sich jeweils vom Punkt 8 a bzw. 8 b zum Punkt 5 ä bzw. 5 b monoton. Im Punkt 8 a bzw. 8 b hat sie betragsmäßig jeweils ihren kleinsten und im Punkt 5a bzw. 5b ihren größten Wert. Dabei kann der Krümmungsverlauf des Kurvenstückes 3a vom Punkt 8a zum Punkt 5a betragsmäßig gleich dem Krümmungsverlauf des Kurvenstückes 4a vom Punkt 9a zum Punkt 5a gleich oder unterschiedlich sein. Ebenso können die Verläufe der Krümmung bei den entsprechenden Kurvenstücken der Profilkurven bei den benachbarten Profilelementen gleich oder unterschiedlich sein, wodurch beim Aneinanderfügen der Wärmeübertragungsplatten die gegenüberliegenden Kurvenstücke 3a und 3b sowie 4a und 4b entweder einen gleichen oder unterschiedlichen Verlauf haben.The heat transfer plates are provided with wave-shaped profiles on the surfaces bounding the flow channels when they are joined to plate heat exchangers. If the individual profile elements 1a and 1 are projected onto a plane perpendicular to the heat transfer surface and parallel to the direction of flow, profile curves 2 a, 2 b resulting from two curve sections 3 a and 4 a or 3 b and 4 b or According to Fig. 2 profile curves 2 c, 2 d, which consist of two curved pieces 13 a and 14 a and 13 b and 14 b and a straight piece connecting them 12 a and 12 b. If the profile curve according to FIG. 1 only consists of two curve pieces 3a and 4a or 3 bund 4b, these go into one another in a point of equal rise 5a or 5b. In points 8a and 8b and in points 9a and 9b, the continuous transition to the profile elements of the two adjacent profile elements takes place. The curvature of the curved piece 3a or 3b changes in each case from the point 8 a or 8 b to the point 5 ä or 5 b monotonously. In point 8 a and 8 b, it has the smallest amount in each case and its largest value in point 5a or 5b. In this case, the curvature of the curve piece 3a from the point 8a to the point 5a in amount equal to the curvature of the curved piece 4a from the point 9a to the point 5a may be the same or different. Likewise, the curves of the curvature in the corresponding curve pieces of the profile curves in the adjacent profile elements may be the same or different, which when joining the heat transfer plates opposite curved pieces 3a and 3b and 4a and 4b have either the same or different course.

Wird die Profilkurve nach Fig.2 auszwei Kurvenstücken 13a und 14a bzw. 13b und 14b und einem sie in Punkten jeweils gleichen Anstiegs 6a und 7a bzw. 6b und 7 b verbindenden Geradenstück 12a bzw. 12 b gebildet, so ergeben sich analoge Verhältnisse. Die Kurvenstücke 13a und 14a bzw. 13b und 14b haben in den Punkten 10a, 11a bzw. 10b, 11b ihre betragsmäßig kleinste Krümmung, die zu den Punkten 6a und 7a bzw. 6b und 7b längs der Kurvenstücke monoton zunimmt.If the profile curve according to FIG. 2 is formed of two curved pieces 13a and 14a or 13b and 14b and a straight piece 12a or 12b joining them in points of equal increase 6a and 7a or 6b and 7b, analogous conditions result. The curve pieces 13a and 14a or 13b and 14b have their smallest curvature in the points 10a, 11a and 10b, 11b, which increases monotonically to the points 6a and 7a or 6b and 7b along the curve pieces.

In diesem Fall können die entsprechenden Kurvenstücke der benachbarten Profilelemente in ihrem Krümmungsverlauf ebenfalls gleich oderunterschiedlich sein, so daß die gegenüberliegenden Kurvenstücke 13a, 13b und 14a, 14b der Profilelemente zweier im Plattenwärmeübertrager benachbarter Wärmeübertragungsplatten einen gleichen oder unterschiedlichen Krümmungsverlauf haben.In this case, the corresponding curve pieces of the adjacent profile elements in their course of curvature may also be the same or different, so that the opposite curve pieces 13a, 13b and 14a, 14b of the profile elements of two adjacent in the plate heat exchanger heat transfer plates have a same or different curvature.

Claims

Invention claim:

1. Profiled heat transfer plates which are assembled while maintaining a certain distance in suitable devices to heat exchangers such that between the heat transfer plates flow channels are formed whose height is small compared to their width and length, but substantially greater than the thickness of the heat transfer plates, wherein the Flow channels delimiting surfaces of the heat transfer plates are provided with perpendicular or at a certain over the plate width constant or periodically changing angle to the flow direction extending wavy profiles so that the flow channels consist of a number of periodically repeating in the flow direction channel sections in which the channel height above a channel width which is a multiple of the length seen in the flow direction of the profile elements delimiting such a channel section, likewise in flow ngsrichtung changes, and the profile elements are formed either by two continuously merging curve pieces or by two curve pieces and a two points equal rise of these curves connecting straight line piece, characterized in that the curvature of a channel portion (1 a, 1 b) limiting profile curves ( 2a, 2b, 2c, 2d) and projecting on a plane perpendicular to the projected heat transfer plate and parallel to the flow direction plane projected curve pieces 3a, 3b, 4a, 4b, 13a, 13b, 14a, 14b) changes with the length of these curve pieces such that the curve pieces each at the point adjacent to the point (5a, 5b) in which they merge smoothly into one another, or at the point (6a, 6b, 7a, 7b) common to the straight line piece (12a, 12b) connecting them their largest in terms of magnitude and at the point (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b), where the curve pieces steadily in the profile curves of the adjacent Ka Pass nalabschnitte limiting profile elements, their least amount of curvature possess.

2. Heat transfer plates according to claim 1, characterized in that the curve pieces (3a, 3b, 4a, 4b) and the curve pieces (13a, 13b, 14a, 14b) each have the same mean curvature in terms of magnitude.

3. Heat transfer plates according to claim 1, characterized in that in magnitude the mean curvature of the curve pieces (3a, 4b, 13a, 14b) and the curve pieces (3b, 4a, 13b, 14a) are equal, but the curve pieces (3a, 4b, 13a, 14b) is different from that of the curved pieces (3b, 4a, 13b, 14a).

4. Heat transfer plates according to claim 1, characterized in that the mean curvature of the curved pieces (3a, 13a, 4a, 14a) is different in magnitude from that of the curved pieces (3b, 13b, 4b, 14b).

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to profiled heat transfer plates, which are assembled while maintaining a certain distance in suitable devices to heat exchangers such that between the heat transfer plates flow channels are formed whose height is small compared to their width and length, but substantially larger than the thickness of the heat transfer plates, said the flow channels defining surfaces of the heat transfer plates are provided with vertically or at a certain constant or periodically changing over the plate width angle to the flow direction wave-shaped profiles that the flow channels consist of a number of periodically repeating in the flow direction channel sections in which the channel height over a channel width, which is a multiple of the length seen in the flow direction of the such a channel section limiting profile elements in gle Usually I changes in the flow direction, and the profile elements are formed either by two straight continuous curved pieces or by two curved pieces and a two points equal rise of these curves connecting straight line piece.

Characteristic of the known technical solutions

There are known heat transfer plates, which are assembled while maintaining a certain distance in a suitable manner to heat exchangers, wherein flow channels are formed between the respective adjacent plates. The surfaces of the heat transfer plates delimiting the flow channels are provided with wave-shaped profiles which run either perpendicular or at a certain constant or periodically changing angle to the flow direction. Each profile element is formed either by two continuously merging curve pieces or by two curve pieces and connecting in two points equal increase of these curve pieces straight line piece. As a result of the profiling, in addition to an enlargement of the heat transfer surface, a periodic change of the flow cross section and thus of the flow velocity in the flow channels in the channel longitudinal direction is effected, which should lead to an increase in the degree of turbulence and thus to intensification of the heat transfer.