DE19524277A1

DE19524277A1 - Plate heat exchanger with flow channel - has channel section increasing towards outlet in steps or continuously using channel section with bulging contact-surface walls converging at welded etc connection points or steadily diverging channel walls

Info

Publication number: DE19524277A1
Application number: DE1995124277
Authority: DE
Inventors: Hubert De Vries
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-09

Abstract

The cross section of the flow channel increases in steps from entry (13) to outlet (14) and is composed of a sequence of sectors (15-18) which lie parallel to one another as defined by connecting points (19-21) or walls between the two outside walls (10,11) of the heat exchanger. Apart from the connecting points, the walls are curved or bulged out to contact surfaces or lines, these being welded, soldered or bonded to one another so as to form the connection points (19-21). The contact lines etc thus diverge even further towards the outlet (14) end of the exchanger and can otherwise run at an angle to one another to produce a continuously enlarging flow channel section. The edges of the exchanger are thus formed by the mutually curved and connected areas of the outside walls (10,11). Typically, the walls are made of stainless steel.

Description

Die Erfindung betrifft einen plattenförmigen Wärmeaustauscher (Plattenverdampfer) in dem zwischen einem Einlauf und einem Auslauf ein Strömungskanal für die durchströmende Flüssigkeit vorgesehen ist.The invention relates to a plate-shaped heat exchanger (Plate evaporator) in the between an inlet and a Spout a flow channel for the liquid flowing through is provided.

Derartige Plattenförmige Wärmeaustauscher werden üblicherweise für Kühl- und Befeuchtungseinrichtungen, Kälteanlagen oder dergleichen eingesetzt und häufig in vertikaler Position mon tiert, wobei die Außenflächen von oben her mit einer Kühlflüs sigkeit berieselt werden, während das flüssige Kältemittel durch den internen Strömungskanal hindurchfließt. Werden nun solche Wärmeaustauscher beispielsweise in Anlagen mit zweipha sigen Kältemitteln eingesetzt, so entstehen während der Durch strömung des Wärmeaustauschers mehr und mehr Gasblasen, die die Flüssigkeitsströmung auf einen kleineren Querschnitt zu sammendrücken, so daß in nachteiliger Weise ein großer Druck unterschied entsteht. Um dies zu kompensieren, wurde bereits versucht, mehrere Kanäle parallelzuschalten, jedoch benötigen solche Wärmeaustauscher eine aufwendige Konstruktion bei teu ren Herstellungskosten und die gewünschte Wirkung tritt nur bedingt auf.Such plate-shaped heat exchangers are usually used for cooling and humidification systems, refrigeration systems or the same used and often in the vertical position mon tiert, the outer surfaces from above with a cooling fluid liquid can be sprinkled while the liquid refrigerant flows through the internal flow channel. Will now such heat exchangers, for example in plants with two phi used refrigerants, so arise during the through flow of the heat exchanger more and more gas bubbles that the liquid flow towards a smaller cross section press together, so that disadvantageously a large pressure difference arises. To compensate for this, has already been tried to connect several channels in parallel, but needed such heat exchanger a complex construction at teu ren manufacturing costs and the desired effect only occurs conditionally on.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf einfache und kostengünstige Weise auch bei einer Gasbildung während der Durchströmung der Wärmeaustauscher eine möglichst gleichmäßige Durchströmung zu erreichen.An object of the present invention is to simple and inexpensive way even in the event of gas formation as possible during the flow through the heat exchanger to achieve even flow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Querschnitt des Strömungskanals ausgehend vom Einlauf kontinu ierlich oder stufenförmig bis zum Auslauf hin zunimmt.This object is achieved in that the Cross section of the flow channel starting from the inlet continuously or increases gradually up to the outlet.

Der Vorteil eines solchen Wärmeaustauschers besteht darin, daß weiterhin die Strömung nur durch einen einzigen Strömungskanal erfolgt. Die Gasblasen haben Platz, sich von der Flüssigkeit zu trennen, so daß ein besserer Wärmeübergang erreicht wird. Gleichzeitig wird ein geringerer Druckverlust erreicht, was zu geringeren Energieverlusten während des Prozesses führt. Auf grund der querschnitts- bzw. volumenvariablen Gestaltung des Wärmeaustauschers kann jeweils der Inhalt exakt bestimmt wer den, was zur Folge hat, daß bei solchen Wärmeaustauschern ein sehr hoher Wärmeübergang pro Flächeneinheit erreicht werden kann.The advantage of such a heat exchanger is that the flow continues only through a single flow channel he follows. The gas bubbles have room to separate themselves from the liquid to separate, so that a better heat transfer is achieved. At the same time, a lower pressure loss is achieved, which leads to lower energy losses during the process. On due to the cross-sectional or volume-variable design of the The heat exchanger can exactly determine the content of each which has the consequence that in such heat exchangers very high heat transfer per unit area can be achieved can.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im An spruch 1 angegebenen Wärmeaustauschers möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous further developments and improvements of the in claim 1 specified heat exchanger possible.

Der Strömungskanal ist zweckmäßigerweise in einzelne aufeinan derfolgende Abschnitte unterteilt bzw. weist solche auf, wobei vorzugsweise hin- und hergehende Abschnitte vorgesehen sind, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind. The flow channel is expediently one at a time the following sections are subdivided or have such, wherein preferably reciprocating sections are provided, which are arranged in particular parallel to each other.

Die Abschnitte sind in vorteilhafter Weise durch Verbindungs stellen oder -wandungen zwischen zwei Außenwandungen des Wärmeaustauschers gebildet bzw. werden durch solche begrenzt. Hierdurch können die Wärmeaustauscher sehr einfach und kosten günstig hergestellt werden, insbesondere dadurch, daß die im übrigen voneinander beabstandeten Außenwandungen an den Ver bindungsstellen gegeneinander bis zu Kontaktlinien oder Kon taktflächen gekrümmt oder ausgebaucht sind. Diese Kontaktli nien oder Kontaktflächen brauchen bei der Herstellung dann le diglich noch miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt werden. Die beiden Außenwandungen können als vorgefertigte ge bogene Blechhalbschalen hergestellt werden.The sections are advantageously connected places or walls between two outer walls of the Heat exchanger formed or are limited by such. This allows the heat exchangers to be very simple and cost-effective are produced cheaply, in particular in that the remaining spaced outer walls on the Ver binding points against each other up to contact lines or Kon tactical surfaces are curved or bulged. This contact Lines or contact surfaces then need le during production diglich still welded, soldered or glued together will. The two outer walls can be ge as prefabricated curved sheet metal half-shells are produced.

Zur stufenweisen Vergrößerung des Querschnitts des Strömungs kanals können die Kontaktlinien oder Kontaktflächen parallel zueinander angeordnet sein und zum Auslauf hin einen immer größeren Abstand zueinander aufweisen. Alternativ hierzu kön nen sie auch jeweils schräg verlaufen, so daß der Querschnitt kontinuierlich zunimmt.For gradually increasing the cross section of the flow channel, the contact lines or contact surfaces can be parallel be arranged to each other and always towards the outlet have a greater distance from each other. Alternatively, NEN they also run obliquely, so that the cross section increases continuously.

Die Ränder des Wärmeaustauschers werden dabei zweckmäßiger weise durch die gegeneinander gekrümmten und miteinander ver bundenen Randbereiche der Außenwandungen gebildet.The edges of the heat exchanger become more appropriate wise through the mutually curved and ver bound edge areas of the outer walls formed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu tert. Es zeigen: An embodiment of the invention is in the drawing shown and explained in more detail in the following description tert. Show it:

Fig. 1 eine Längsschnittsdarstellung eines Plattenaus tauschers, wobei die Schnittebene zwischen den Außenwandungen liegt, und Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a plate exchanger, with the sectional plane between the outer walls, and

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnitt linie A-A in Fig. 1. Fig. 2 is a cross-sectional view along the section line AA in Fig. 1st

Der in den Fig. 1 und 2 als Ausführungsbeispiel darge stellte plattenförmige Wärmeaustauscher besteht im wesentli chen aus zwei rechteckigen Außenwandungen 10, 11, die überwie gend voneinander beabstandet angeordnet, jedoch im Bereich der Ränder gegeneinander gekrümmt sind, so daß sich die Ränder be rühren, um miteinander verschweißt zu werden. Eine entspre chende umlaufende Schweißkante 12 bildet die Begrenzungslinie der rechteckigen Platte des Wärmeaustauschers. Die umlaufende Schweißkante 12 ist nur an zwei Stellen unterbrochen, an denen ein Einlaufrohr 13 und ein Auslaufrohr 14 eingeschweißt ist. Das Auslaufrohr 14 weist dabei einen größeren Querschnitt ge genüber dem des Einlaufrohrs auf. Vom Einlaufrohr 13 bis zum Auslaufrohr 14 verläuft durch den Innenraum des Wärmeaustau schers ein Strömungskanal, der durch parallele, hin- und her gehende Abschnitte 15-18 gebildet wird. Diese Abschnitte 15-18 werden jeweils dadurch gebildet, daß die Außenwandungen 10, 11 an den entsprechenden Stellen bis zur Berührung gegeneinander gebogen bzw. gekrümmt sind, wobei die Berührungslinien mitein ander verschweißt sind. Es bilden sich dadurch verschweißte Kontaktlinien 19-21, die parallel zueinander verlaufen und sich abwechselnd zu einer der beiden Schmalseiten des Wärme austauschers erstrecken, während an der gegenüberliegenden Schmalseite jeweils ein Durchgang frei bleibt, damit das durchströmende flüssige Medium von einem Abschnitt in den an deren gelangen kann. Zur Herstellung werden die beiden Außen wandungen 10, 11 entsprechend vorgeformt, einander gelegt und dann miteinander verschweißt unter Bildung der umlaufenden Schweißkanten 12 und der verschweißten Kontaktlinien 19-21. Die Kontaktlinien 19-21 sind dabei so positioniert, daß die Höhe und damit der Querschnitt der Abschnitte 15-18 stufen weise ansteigt und zwar vom kleinsten Querschnitt A bis zum größten Querschnitt D. Hierdurch haben die beim Durchströmen von zweiphasigen Medien entstehenden Gasblasen Platz, um sich von der Flüssigkeit zu trennen, so daß nur ein geringer Druck verlust bei der Durchströmung entsteht. Die Gasblasen sammeln sich dabei jeweils im oberen Bereich des jeweiligen Abschnit tes 15-18 an. In Fig. 2 sind die Gasblasen durch kleine Stri che und die Flüssigkeit durch kleine Kreise dargestellt.The plate-shaped heat exchanger presented in Figs. 1 and 2 as an embodiment Darge consists wesentli surfaces of two rectangular outer walls 10, 11, the überwie spaced apart quietly, but are curved in the region of the edges against each other, move so that the edges be, to be welded together. A corre sponding circumferential welding edge 12 forms the boundary line of the rectangular plate of the heat exchanger. The circumferential welding edge 12 is only interrupted at two points at which an inlet pipe 13 and an outlet pipe 14 are welded in. The outlet pipe 14 has a larger cross-section ge compared to that of the inlet pipe. From the inlet pipe 13 to the outlet pipe 14 runs through the interior of the heat exchanger shear a flow channel, which is formed by parallel, back and forth sections 15-18 . These sections 15-18 are each formed in that the outer walls 10 , 11 are bent or curved at the corresponding points up to the point of contact with one another, the lines of contact being welded to one another. This forms welded contact lines 19-21 , which run parallel to each other and extend alternately to one of the two narrow sides of the heat exchanger, while on the opposite narrow side, a passage remains free, so that the liquid medium flowing through from one section to the other can reach. To manufacture the two outer walls 10 , 11 are preformed accordingly, placed one against the other and then welded together to form the circumferential welding edges 12 and the welded contact lines 19-21 . The contact lines 19-21 are positioned so that the height and thus the cross section of the sections 15-18 gradually increase, namely from the smallest cross section A to the largest cross section D. This gives space for the gas bubbles formed when flowing through two-phase media to separate from the liquid so that there is only a slight pressure loss when flowing through. The gas bubbles accumulate in the upper area of each section 15-18 . In Fig. 2 the gas bubbles are represented by small stripes and the liquid by small circles.

Die Außenwandungen 10, 11 bestehen beispielsweise aus rost freiem Stahlblech, können jedoch je nach Anwendung auch aus anderen Materialien bestehen.The outer walls 10 , 11 consist, for example, of rust-free steel sheet, but, depending on the application, can also consist of other materials.

Anstelle der stufenweisen Querschnittsvergrößerung des Strö mungskanals vom Einlauf bis zum Auslauf kann auch eine konti nuierliche Vergrößerung des Querschnitts dadurch erreicht wer den, daß die Kontaktlinien 19-21 entsprechend schräg verlau fen. Weiterhin können anstelle von hin- und hergehenden Ab schnitten auch beispielsweise mäanderartige, zickzackartige oder schneckenartige Anordnungen von Abschnitten treten. Instead of the gradual cross-sectional enlargement of the flow channel from the inlet to the outlet, a continuous enlargement of the cross-section can also be achieved by making the contact lines 19-21 obliquely fen. Furthermore, instead of back and forth cuts, for example, meandering, zigzag or snail-like arrangements of sections can occur.

Prinzipiell können anstelle der zur Bildung der Kontaktlinien 19-21 gegeneinander gekrümmten Außenwandungen 10, 11 auch Zwi schenwandungen treten, wobei dann die Außenwandungen 10, 11 parallel zueinander angeordnet sein können.In principle, intermediate walls 10 , 11 can also occur in place of the mutually curved outer walls 10 , 11 to form the contact lines 19-21 , in which case the outer walls 10 , 11 can then be arranged parallel to one another.

Claims

1. Plate-shaped heat exchanger in which a flow channel is provided for the through flowing liquid between an inlet and an outlet, characterized in that the cross section of the flow channel increases continuously or step-wise starting from the inlet ( 13 ) to the outlet ( 14 ).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flow channel has individual successive sections ( 15-18 ).

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the flow channel has reciprocating sections ( 15-18 ).

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the sections ( 15-18 ) are arranged parallel to each other.

5. Heat exchanger according to one of claims 2 to 4, characterized in that the sections ( 15-18 ) by connec tion points ( 19-21 ) or walls between two Außenwan applications ( 10 , 11 ) of the heat exchanger are formed.

6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the otherwise spaced outer walls ( 10 , 11 ) at the connection points ( 19-21 ) are curved or bulged against each other up to contact lines or contact surfaces.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the contact lines ( 19-21 ) forming contact lines or contact surfaces are welded, soldered or glued together.

8. Heat exchanger according to claim 6 or 7, characterized in that the contact points ( 19-21 ) forming contact lines or surfaces are arranged parallel to one another and have an increasingly greater distance from one another towards the outlet ( 14 ).

9. Heat exchanger according to claim 6 or 7, characterized records that the contact lines or areas to form egg ner continuous increase in cross-section of the flow chamber nals arranged obliquely to each other in the flow direction are.

10. Heat exchanger according to one of claims 5 to 9, characterized in that the edges ( 12 ) of the heat exchanger are formed by the mutually curved and interconnected edge regions of the outer walls ( 10 , 11 ).