DE569635C

DE569635C - Heat exchanger composed of several elements

Info

Publication number: DE569635C
Application number: DEG81664D
Authority: DE
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1932-01-19
Filing date: 1932-01-19
Publication date: 1933-02-06

Description

Aus mehreren Elementen zusammengesetzter Wärmeaustauscher Bekanntlich hängt die Wärmeübertragung bei Wärmeaustauschern in hohem Maße ab von der Geschwindigkeit, mit der die wärmeaustauschenden Medien an der Austauschfläche vorüberströmen. Bei Verdampfern und Verflüssigern von Kältemaschinen befindet sich auf der einen Seite der Austauschfläche verdampfendes bzw. kondensierendes Kältemittel, dessen Wärmeübergangszahl an sich schon sehr hoch ist, so daß hier die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels nur geringen Einfluß auf die Wärmeübertragung des gesamten Wärmeaustauschers besitzt, sofern nur dafür gesorgt wird, daß Dampfblasen nicht an der Austauschfläche anhaften, während ausschlaggebend die Geschwindigkeit des zu kühlenden Kälteträgers (Sole, Wasser, Luft o. dgl.) bzw. des wärmeaufnehmenden Kühlwassers, der Luft usw. ist. Es sind daher Austauscherbauarten vorgeschlagen worden, bei denen sich das Kältemittel im Inneren von plattenähnlichen Hohlkörpern befindet; diese Platten werden in engem Abstand nebeneinander angeordnet, wobei der Kälteträger bzw. das Kühlwasser durch die zwischen den Platten verbleibendenZwischenräume strömt. Diese Wärmeaustauscher besitzen den Nachteil, daß die ebenen Plattenwände versteift werden müssen, um dem Innendruck des Kältemittels widerstehen zu können.It is known that the heat exchanger is composed of several elements the heat transfer in heat exchangers depends to a large extent on the speed, with which the heat-exchanging media flow past the exchange surface. at Evaporators and condensers of refrigeration machines are on one side refrigerant evaporating or condensing on the exchange surface, its heat transfer coefficient in itself is very high, so that here the flow rate of the refrigerant has only a slight influence on the heat transfer of the entire heat exchanger, provided that it is only ensured that vapor bubbles do not adhere to the exchange surface, while the speed of the coolant to be cooled (brine, Water, air or the like) or the heat-absorbing cooling water, air, etc. is. There are therefore exchanger designs have been proposed in which the refrigerant located inside of plate-like hollow bodies; these panels are in close proximity Spaced next to each other, with the coolant or the cooling water through the gaps remaining between the plates flows. These heat exchangers have the disadvantage that the flat plate walls must be stiffened to the To be able to withstand internal pressure of the refrigerant.

Wenn beispielsweise Ammoniak als Kältemittel dient, so muß der Verdampfer für einen Probedruck von 25 bis 3o kglcm2 bemessen werden, und demgemäß sind sehr kräftige und damit kostspielige Versteifungen erforderlich.If, for example, ammonia is used as the refrigerant, the evaporator must be dimensioned for a test pressure of 25 to 3o kglcm2, and accordingly very strong and therefore expensive stiffeners are required.

Bekannt sind ferner Wärmezustauschelemente, die aus taschenähnlichen Gebilden bestehen, bei denen aus der Taschenwandung Warzen herausgepreßt sind. je zwei Warzen von benachbarten Taschen legen sich dabei aneinander und übertragen den Innendruck des einen Elementes auf die Wandung des benachbarten Elementes. Derartige Warzen beeinträchtigen den Durchfluß des zwischen je zwei Taschen hindurchströmenden Mediums und verringern die wärmeübertragenden Flächen. Sind die Elemente für einen inneren Probedruck vor, beispielsweise etwa 25 bis 30 kg cm2 zu bemessen, so müssen die Warzen in einem Abstand von nur etwa 30 mm bei q. mm Wanddicke der Taschenwandung angeordnet werden, so daß schon erhebliche Arbeit aufgewendet werden muß, um das zwischen denTaschen durchströmende, wärmeaustauschende Medium mit ausreichender Geschwindigkeit zwischen den Taschen hindurchzuleiten; außerdem verteuern die Warzen erheblich die Herstellung der Elemente, weil sie nur mit Hilfe vön besonderen Werkzeugen hergestellt werden können, endlich entsteht beim Herauspressen der Warzen eine nicht immer zu beherrschende Schwächung der Taschenwand.Also known are heat exchange elements which consist of pocket-like structures in which warts are pressed out of the pocket wall. Every two lugs from neighboring pockets lie against one another and transfer the internal pressure of one element to the wall of the neighboring element. Such warts impair the flow of the medium flowing through between two pockets and reduce the heat transferring surfaces. If the elements are to be dimensioned for an internal test print, for example about 25 to 30 kg cm2, the warts must be at a distance of only about 30 mm at q. mm of the wall thickness of the pocket wall, so that considerable work has to be expended in order to pass the heat-exchanging medium flowing through between the pockets at sufficient speed between the pockets; In addition, the warts make the production of the elements considerably more expensive because they can only be produced with the help of special tools; finally, when the warts are pressed out, a weakening of the pocket wall that cannot always be controlled occurs.

Alle diese Nachteile lassen sich durch eine Bauart vermeiden, die der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Hiernach werden außen auf der Platten- oder Taschenwand a (Abb. i) Rippen b angebracht, die in der Strömungsrichtung des zwischen den Platten oder Taschen hindurchströmenden Mediums verlaufen. Mit diesen Rippen legt sich jede Platte gegen die benachbarte Platte a1 des nächsten Elementes, so daß der in der einen Tasche nach außen wirkende Innendruck durch den Innendruck des benachbarten Elementes aufgehoben wird. Die Platte braucht daher nicht druckfest zu sein, die Rippe b wird nicht auf Biegung, sondern nur auf Druck beansprucht.All of these disadvantages can be avoided by a design that is the subject of the present invention. Be afterwards Outside on the plate or pocket wall a (Fig. i) ribs b attached, which are in the direction of flow of the medium flowing through between the plates or pockets. With With these ribs, each plate lies against the adjacent plate a1 of the next Element, so that the internal pressure acting outward in one pocket by the Internal pressure of the neighboring element is released. The plate therefore needs not to be pressure-resistant, the rib b will not bend, but only pressure claimed.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich (Abb. 2), zwischen die einander zugekehrten, nicht druckfesten Wände zweier Elemente einen aus Blechstreifen gebildeten Rost einzulegen, der die nach außen wirkenden Innendrücke der benachbarten Platten miteinander zum Ausgleicl bringt. Die Blechstreifen verlaufen zweckmäßig in der Strömungsrichtung des zwischen den Platten hindurchtretenden wärmeaustauschenden Mediums und dienen gleichzeitig zu dessen Führung und zur Verbesserung des Wärmeüberganges.According to the invention it is also possible (Fig. 2), between each other facing, not pressure-resistant walls of two elements one formed from sheet metal strips Insert the grate, which absorbs the internal pressures of the neighboring plates from the outside brings each other to balance. The sheet metal strips expediently run in the Direction of flow of the heat exchanging material passing between the plates Medium and serve at the same time to guide it and to improve the heat transfer.

Die Außenwände der beiden äußersten Elemente müssen allerdings druckfest ausgeführt werden. Dies kann ebenfalls durch aufgebrachte Rippen geschehen, die sich gegen entsprechende Versteifungsprofile c legen. Die Versteifungsprofile werden durch Ankerbolzen d zusammengefaßt, die ober- und unterhalb der Platten angeordnet sind (-@1bb. i) Die Ankerbolzen können aber auch (Abb. 2) durch die Platten hindurchgehen. Es werden im letzteren Falle (Abb. 3) die Plattenwände durchbohrt und Rohrstücke eingedichtet Diese Rohrstücke werden zweckmäßig so abgesetzt, daß sie den Abstand der beiden zu einem Plattenelement gehörigen Wände fixieren.The outer walls of the two outermost elements must, however, be pressure-resistant are executed. This can also be done by applied ribs that lie down against the corresponding reinforcement profiles c. The stiffening profiles are summarized by anchor bolts d, which are arranged above and below the plates are (- @ 1bb. i) The anchor bolts can also (Fig. 2) go through the plates. In the latter case (Fig. 3) the plate walls are drilled through and pieces of pipe sealed These pipe pieces are expediently set down so that they the distance of the two walls belonging to a plate element.

Die untere Begrenzungslinie der Plätten verläuft zweckmäßig nicht horizontal, sondern schräg (Abb. i und 2) ; dadurch sammelt sich das vom Kältemittel in den Verdampfer mitgerissene Öl an dem tiefer gelegenen Ende des Verdampfers und kann dort abgelassen werden. Mehrere Elemente werden durch Sammel- und Verteilstücke zusammengefaßt.The lower boundary line of the plates does not expediently run horizontal, but at an angle (Fig. i and 2); this collects the refrigerant oil entrained in the evaporator at the lower end of the evaporator and can be drained there. Several elements are created by collecting and distributing pieces summarized.

Die beschriebene Bauart gestattet, große Wärmeaustauschflächen auf kleinstem Raume zusammenzudrängen, hohe Geschwindigkeiten des zwischen den Plattenelementen hindurchtretenden Mediums mit vergleichsweise geringem Arbeitsaufwand zu erzielen und infolgedessen die Wärmeaustauschflächen gut auszunutzen. Der Baustoffaufwand und das Gewicht ist gering, weil die Plattenwände aus dünnen Blechen hergestellt sein können. Die Plattenelemente sind nach Entfernen der Ankerbolzen einzeln von allen Seiten zugänglich. Die Sammel- und Verteilstücke können oberhalb der Elemente angeordnet werden; daher brauchen, wenn die Elemente in einem oben offenen Behälter untergebracht werden, keine Durchbrüche durch die Behälterwandungen vorgesehen werden, wodurch die Behälter einfacher und billiger hergestellt werden können.The design described allows large heat exchange surfaces To squeeze the smallest space together, high speeds between the plate elements to achieve penetrating medium with comparatively little effort and consequently to make good use of the heat exchange surfaces. The cost of building materials and the weight is low because the plate walls are made of thin sheet metal could be. The plate elements are individually from after removing the anchor bolts accessible from all sides. The collection and distribution pieces can be above the elements to be ordered; therefore need when the items are in an open-topped container are housed, no openings are provided through the container walls, whereby the containers can be manufactured more easily and cheaply.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Consists of several elements, combined heat exchanger, especially as an evaporator or condenser of refrigeration machines, in which each Element made up of two flat or curved elements that are connected to one another on all sides Plates between which the refrigerant is located and where the Plate of one element by means of projections so against the adjacent plate of the next element is that the internal pressure acting on the plate wall to the outside of one element canceled by the internal pressure of the neighboring element is, characterized in that the projections consist of ribs in the The direction of flow of the means passing through between the elements run.

2. A heat exchanger composed of several elements, especially as an evaporator or condenser of refrigeration machines, in which each element consists of two planes or curved plates connected on all sides at the edge, between which the refrigerant is, characterized in that between the non-pressure-resistant plates of two adjacent elements made of sheet metal strips, those in the direction of flow of the medium passing between the elements run, existing grate is loosely inserted, by means of which the plate of the lays one element against the adjacent plate of the next element in such a way that the internal pressure of the one element acting on the plate wall to the outside the internal pressure of the neighboring element is released.

3. Heat exchanger after Claim i or 2, characterized in that several elements are secured by anchor bolts, which are either outside the elements or pass through them, summarized are. q ..

Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the anchor bolts run inside the elements in pipe pieces that are used to fix the Distance the plates are offset in their wall.

5. Heat exchanger according to claim i, 2, 3 or 4, characterized in that the lower boundary line of the elements runs not horizontally, but diagonally and for that at the deepest point settling lubricant there is attached a drainage device.

6. Heat exchanger according to claim i, 2, 3. 4 or 5, characterized in that the collecting and distributing pieces, which combine several elements, are arranged above the elements so that, if the elements are placed in an open-topped container, no breakthroughs are required by the container walls.