EP1091185A2 - Plate-like heat exchanger - Google Patents
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- EP1091185A2 EP1091185A2 EP00119864A EP00119864A EP1091185A2 EP 1091185 A2 EP1091185 A2 EP 1091185A2 EP 00119864 A EP00119864 A EP 00119864A EP 00119864 A EP00119864 A EP 00119864A EP 1091185 A2 EP1091185 A2 EP 1091185A2
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Definitions
- the present invention relates to a plate heat exchanger according to the preamble of claim 1.
- a plate evaporator for evaporating a fluid with a Number of superimposed heat transfer plates is off WO 91/16589 known.
- By corrugated sheet-like training of Heat transfer plates are here between the individual Plate flow spaces are available for the heat exchange media posed.
- the sweep angle of the individual flow channels to be variable along the length of the plate evaporator.
- herringbone-like structures trained heat transfer plates for generation of cross-channel structures to be arranged alternately or in opposite directions. That is, they become essentially w-shaped herringbone-like Structures and M-shaped herringbone-like Structuring arranged on top of each other.
- the sweep angle becomes an angle between the Main flow direction of the heat exchange media and the herringbone pattern Structuring of the heat transfer plates Roger that.
- the media is fed in and out conventionally through one hole each, which with the corresponding Flow channels of the plate heat exchanger communicate.
- the alternating arrangement results W-shaped and M-shaped, herringbone-like patterns for both heat exchange media same flow channel volumes (same volumes on the primary and secondary side of the plate heat exchanger).
- the object of the invention is therefore to create a plate heat exchanger, effective evaporation, in particular while avoiding the Leidenfront phenomenon, is feasible.
- Plate heat exchangers are the heat transfer plates as sheets with herringbone-like structure formed, whereby to form the primary-side flow channels two each running essentially in the same direction Structures are arranged one above the other, and in opposite directions to form the secondary-side flow channels Structures for creating cross-channel structures to be arranged one above the other.
- Herringbone shaped Sheets have one according to the invention on both sides usable structuring. When stacked on top of each other in an essentially uniform herringbone pattern Structuring can be two heat transfer plates very close to the formation of very narrow flow channels be brought together, the elevations of one Pattern in the recesses of the other pattern while maintaining intervene at a minimum or desired distance.
- an opposing arrangement can be arranged one above the other or not herringbone-like herringbone Structuring a flow channel side with relative large volumes are made available, it being here due to the cross-channel structure to a very good heat transfer a heat transfer medium to the heat transfer plates is coming.
- Plate heat exchanger is or are for at least one of the heat exchange media is one through the heat transfer plates extending, with the primary or inlet duct communicating on the secondary side for the introduction of the heat exchange medium into the plate heat exchanger, and two extending through the heat transfer plates with the primary-side or secondary-side flow channels communicating outlet channels for the output of the heat exchange medium intended.
- the inlet opening is expediently located at one end of the Plate heat exchanger in the area of its central axis with respect the main direction of flow, the outlet bores symmetrical at the other end of the plate heat exchanger are offset with respect to the central axis.
- Plate heat exchanger becomes an arrow angle the structuring of the heat transfer plates with respect the central axis of the plate heat exchanger in the main flow direction varies. For example, by reduction of the sweep angle in the flow direction of the heat transfer medium Pressure loss of the heat transfer medium can be minimized. Corresponding applies with decreasing arrow angle in the flow direction of the medium to be evaporated.
- the primary side and / or a flow coating on the secondary side by means of which the efficiency of the heat exchanger improved by increasing the heat transfer area if the coating has a defined roughness.
- the coating is a further embodiment of the invention the primary-side and / or secondary-side flow channels doped with a catalyst material, resulting in the heat exchanger a catalytic reaction is made possible.
- Fig. 1 is a heat transfer plate in a schematic Shown top view.
- the structuring 10 has surveys and deepening.
- 1 in the representation of FIG Invisible back of the heat transfer plate 2 has appropriate structuring.
- the heat transfer plate 2 is formed with a number of bores 4, 5, 6, 7. When stacking a number of heat transfer plates 2 these bores form inlet channels or Outlet channels for the heat exchange media, as described below becomes. It can be seen in Fig. 1 that two Bores 4, 7 on the central axis M of the heat transfer plate are arranged while the remaining bores 5 and 7 are positioned symmetrically with respect to this central axis M.
- Fig. 2 is a preferred embodiment of an inventive Plate heat exchanger in a schematic side sectional view shown.
- the heat transfer plates 2 are in here arranged a housing 20 which has a lower part 20a, has an upper part 20b and side walls 20c. It can be seen that due to the stacking of the holes 4 an inlet channel 40 is formed, via which a heat transfer medium insertable into secondary flow channels is, the secondary flow channels in turn with an outlet channel 50 communicating through the stacking the holes 5 is formed.
- One to be evaporated Medium is formed accordingly via an inlet channel 70 ( by stacking the holes 7) in the primary Flow channels insertable, which in turn with a Output channel 50 communicate, which by stacking the holes 5 arises.
- the primary and the secondary Flow channels do not communicate with each other.
- two of inlet channels 70 formed on opposite sides are formed are. It is possible in the same way, only one, with all primary-side flow channels communicating inlet channel 70 to provide. All channels are cylindrical Pipes on which in their side walls with corresponding Openings to create the desired connections are formed with the flow channels.
- the primary and secondary sides Flow channels with different channel diameters or to form volumes.
- a primary side Channel structure through which in particular one to be evaporated Heat exchange medium should flow to this Purpose two heat transfer plates, as shown in Fig. 1 are arranged one above the other and fixed to each other, that the respective herringbone-like structures run parallel to one another, the elevations of the a heat transfer plate at least partially in the recesses protrude into the second heat transfer plate, such as is shown schematically in Fig. 3.
- the superimposed structures are here with 2a, 2b designated. It can be seen in Fig. 3 that between the heat transfer plates or structuring 2a, 2b spacer elements 25 are provided, by means of which a desired or necessary distance between the structures 2a, 2b adjustable is.
- the spacing elements 25 are schematic also in the upper right area of that shown in Fig. 1 Heat transfer plate 2 shown. Through this interlocking structuring can the heat transfer plates 2a, 2b arranged much closer to each other compared to superimposed herringbone patterns Structures which are opposing or not are parallel to each other.
- Plate heat exchangers Due to the primary or volume reduction on the evaporator side is conventional Plate heat exchangers have improved dynamics posed.
- An adjustment of the height of the primary or secondary Channels can be achieved through the spacing elements 25.
- the heat transfer plates used in the invention are by embossing, for example a sheet metal plate, in simple Way to make.
- the respective heat exchange media assigned holes or channels 7, 5 and 4, 6 with respect the central axis M of the heat transfer plate 2 is arranged in a Y shape are.
- the medium to be evaporated occurs, for example via the hole 7 in the plate heat exchanger and leaves it again through the holes 5.
- the flow of the medium to be evaporated through the plate heat exchanger is therefore essentially Y-shaped, resulting in a symmetrical Temperature distribution within the plate heat exchanger or leads on the heat transfer plates.
- the thermal or mechanical stress of the heat transfer plates effective against conventional solutions can be reduced.
- Pressure loss of the heat transfer medium can be avoided by appropriate Training of herringbone-like structures of the secondary channels can be optimized.
- To this Purposes can be, for example, the surveys or depressions the respective flow channels should be rounded, and not, as is shown schematically in FIG. 3, pointed or angular.
- the spacer elements 25 also lead to turbulence heat exchange medium flowing through primary-side flow channels, whereby the heat exchange effect of the plate heat exchanger is further improved.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a plate heat exchanger according to the preamble of claim 1.
Ein Plattenverdampfer zum Verdampfen eines Fluids mit einer Anzahl aufeinanderliegender Wärmeübertragungsplatten ist aus der WO 91/16589 bekannt. Durch wellblechartige Ausbildung der Wärmeübertragungsplatten werden hier zwischen den einzelnen Platten Strömungsräume für die Wärmetauschermedien zur Verfügung gestellt. Zur Schaffung eines optimalen Strömungswiderstandes für das Fluid und den erzeugten Dampf ist hierbei vorgesehen, die Pfeilungswinkel der einzelnen Strömungskanäle entlang der Länge des Plattenverdampfers veränderlich auszugestalten.A plate evaporator for evaporating a fluid with a Number of superimposed heat transfer plates is off WO 91/16589 known. By corrugated sheet-like training of Heat transfer plates are here between the individual Plate flow spaces are available for the heat exchange media posed. To create an optimal flow resistance for the fluid and the steam generated, the sweep angle of the individual flow channels to be variable along the length of the plate evaporator.
Es ist ferner bekannt, mit fischgrätenmusterartigen Strukturierungen ausgebildete Wärmeübertragungsplatten zur Erzeugung von Kreuzkanalstrukturen wechselseitig bzw. gegenläufig anzuordnen. Das heißt, es werden im wesentlichen w-förmige fischgrätenmusterartige Strukturierungen und m-förmige fischgrätenmusterartige Strukturierungen übereinander zur Anordnung gebracht. Hierbei wird über die gesamte Strömungslänge des Plattenwärmetauschers entsprechend der fischgrätenmusterartigen Strukturierung ein konstanter Pfeilungswinkel eingestellt. Unter Pfeilungswinkel wird hierbei ein Winkel zwischen der Hauptströmungsrichtung der Wärmetauschermedien und den fischgrätenmusterartigen Strukturierungen der Wärmeübertragungsplatten verstanden. Die Medienzu- und -abführung erfolgt herkömmlicherweise durch je eine Bohrung, welche mit den entsprechenden Strömungskanälen des Plattenwärmetauscher kommunizieren. Insgesamt ergeben sich durch die abwechselnde Anordnung w- und m-förmiger, fischgrätenartige Muster für beide Wärmetauschermedien gleiche Strömungskanalvolumina (gleiche Volumina auf Primär- und Sekundärseite des Plattenwärmetauschers).It is also known with herringbone-like structures trained heat transfer plates for generation of cross-channel structures to be arranged alternately or in opposite directions. That is, they become essentially w-shaped herringbone-like Structures and M-shaped herringbone-like Structuring arranged on top of each other. Here is over the entire flow length of the plate heat exchanger according to the herringbone pattern Structuring set a constant sweep angle. Under The sweep angle becomes an angle between the Main flow direction of the heat exchange media and the herringbone pattern Structuring of the heat transfer plates Roger that. The media is fed in and out conventionally through one hole each, which with the corresponding Flow channels of the plate heat exchanger communicate. Overall, the alternating arrangement results W-shaped and M-shaped, herringbone-like patterns for both heat exchange media same flow channel volumes (same volumes on the primary and secondary side of the plate heat exchanger).
Als nachteilig bei herkömmlichen Plattenwärmetauschern erweist sich, daß sich aufgrund der entstehenden Kreuzkanalstrukturen bei wechselseitiger Anordnung der fischgrätenartigen Strukturierungen Strömungskanäle mit relativ großen Volumina ergeben. Dies führt beispielsweise bei zu verdampfenden Medien zu einem Auftreten des Leidenfrost'schen Phänomens, welches beispielsweise auch bei einem Auftreffen eines Wassertropfens auf eine heiße Herdplatte zu beobachten ist: Trotz Wärmeeinwirkung kommt es hier nicht zu einem Verdampfen des Tropfens, sondern zu einer Aufspaltung in einer Anzahl kleinere Tropfen.Has proven to be disadvantageous in conventional plate heat exchangers yourself that due to the emerging cross-channel structures with mutual arrangement of herringbone-like structures Flow channels with relatively large volumes result. This leads, for example, to media to be evaporated Occurrence of the Leidenfrost phenomenon, which for example even if a drop of water hits a hot stove is observed: Despite the effect of heat there is no evaporation of the drop here, but to split into a number of smaller drops.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Plattenwärmetauschers, mittels dessen eine wirksame Verdampfung, insbesondere unter Vermeidung des Leidenfront'schen Phänomens, durchführbar ist.The object of the invention is therefore to create a plate heat exchanger, effective evaporation, in particular while avoiding the Leidenfront phenomenon, is feasible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Plattenwärmetauscher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This task is solved by using a plate heat exchanger the features of claim 1.
Mittels des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ist es nun möglich, insbesondere die Strömungskanäle für ein zu verdampfendes Medium sehr klein bzw. schmal auszubilden, so daß insgesamt primärseitig nur ein kleines Strömungsvolumen zur Verfügung steht. Durch diese Maßnahme ist eine besonders gute Wärmeübertragung an ein zu verdampfendes Medium möglich, wobei beispielsweise Effekte wie das Leidenfrost'sche Phänomen wirksam vermieden werden können.It is now by means of the plate heat exchanger according to the invention possible, especially the flow channels for one to be evaporated Form medium very small or narrow, so that overall only a small flow volume available on the primary side stands. This measure is a particularly good one Heat transfer to a medium to be evaporated possible, whereby for example, effects such as the Leidenfrost phenomenon are effective can be avoided.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the plate heat exchanger according to the invention are the subject of the subclaims.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers sind die Wärmeübertragungsplatten als Bleche mit fischengrätenmusterartiger Strukturierung ausgebildet, wobei zur Bildung der primärseitigen Strömungskanäle jeweils zwei im wesentlichen gleichsinnig verlaufende Strukturierungen übereinander zur Anordnung kommen, und zur Bildung der sekundärseitigen Strömungskanäle jeweils gegenläufige Strukturen zur Erzeugung von Kreuzkanalstrukturen übereinander zur Anordnung kommen. Fischgrätenmusterartig geformte Bleche weisen auf beiden Seiten eine erfindungsgemäß verwendbare Strukturierung auf. Bei Übereinanderanordnung jeweils im wesentlich gleichförmig verlaufender fischgrätenmusterartiger Strukturierungen können zwei Wärmeübertragungsplatten zur Bildung sehr schmaler Strömungskanäle sehr nahe aneinander herangeführt werden, wobei die Erhebungen des einen Musters in die Vertiefungen des anderen Musters unter Beibehaltung eines minimalen bzw. gewünschten Abstandes eingreifen. Entsprechend kann durch Übereinanderanordnung einer gegenläufigen bzw. nicht gleichsinnig verlaufenden fischgrätenmusterartigen Strukturierung eine Strömungskanalseite mit relativ großem Volumen zur Verfügung gestellt werden, wobei es hier aufgrund der Kreuzkanalstruktur zu einer sehr guten Wärmeübertragung eines Wärmeträgermediums an die Wärmeübertragungsplatten kommt.According to a particularly preferred embodiment of the invention Plate heat exchangers are the heat transfer plates as sheets with herringbone-like structure formed, whereby to form the primary-side flow channels two each running essentially in the same direction Structures are arranged one above the other, and in opposite directions to form the secondary-side flow channels Structures for creating cross-channel structures to be arranged one above the other. Herringbone shaped Sheets have one according to the invention on both sides usable structuring. When stacked on top of each other in an essentially uniform herringbone pattern Structuring can be two heat transfer plates very close to the formation of very narrow flow channels be brought together, the elevations of one Pattern in the recesses of the other pattern while maintaining intervene at a minimum or desired distance. Correspondingly, an opposing arrangement can be arranged one above the other or not herringbone-like herringbone Structuring a flow channel side with relative large volumes are made available, it being here due to the cross-channel structure to a very good heat transfer a heat transfer medium to the heat transfer plates is coming.
Zweckmäßigerweise sind zur Einstellung der Höhe der Strömungskanäle Abstandselemente zwischen den Wärmeübertragungsplatten vorgesehen. Insbesondere im Falle von Wärmeübertragungsplatten, welche mit gleichsinniger Strukturierung übereinander angeordnet sind, kann mittels derartiger Abstandselemente ein gewünschter bzw. notwendiger minimaler Abstand zur Schaffung eines ausreichenden Kanaldurchmessers gewährleistet werden. Mittels derartiger Abstandselemente können sowohl die primärals auch die sekundärseitigen Strömungskanäle in optimaler Weise an die konkreten Gegebenheiten angepaßt werden. Die Abstandselemente erweisen sich ferner als vorteilhaft, da sie beim Durchströmen der Strömungskanäle Turbulenzen der durchströmenden Medien verursachen, wodurch die Wärmetauschereigenschaften des Plattenwärmetauschers weiter verbessert sind.It is useful to adjust the height of the flow channels Spacers between the heat transfer plates intended. Especially in the case of heat transfer plates, which are arranged one above the other with the same structuring are by means of such spacers desired or necessary minimum distance to create a sufficient channel diameter can be guaranteed. By means of such spacer elements, both the primary and also the secondary-side flow channels in optimal Be adapted to the specific circumstances. The spacers also prove to be advantageous as they when flowing through the flow channels turbulence of the flowing Cause media, causing the heat exchanger properties of the plate heat exchanger are further improved.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ist bzw. sind für wenigstens eines der Wärmetauschermedien ein sich durch die Wärmeübertragungsplatten erstreckender, mit den primärseitigen oder sekundärseitigen Strömungskanälen kommunizierende Einlaßkanal zur Einführung des Wärmetauschermediums in den Plattenwärmetauscher, und zwei sich durch die Wärmeübertragungsplatten erstreckende, mit den primärseitigen bzw. sekundärseitigen Strömungskanäle kommunizierende Auslaßkanäle zur Ausgabe des Wärmetauschermediums vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann eine sehr gleichmäßige Strömung des Wärmetauschermediums innerhalb des Plattenwärmetauschers erreicht werden, wodurch temperaturgradientbedingte thermische bzw. mechanische Belastungen des Plattenwärmetauschers wirksam vermindert werden können.According to a further preferred embodiment of the invention Plate heat exchanger is or are for at least one of the heat exchange media is one through the heat transfer plates extending, with the primary or inlet duct communicating on the secondary side for the introduction of the heat exchange medium into the plate heat exchanger, and two extending through the heat transfer plates with the primary-side or secondary-side flow channels communicating outlet channels for the output of the heat exchange medium intended. Through this measure, a very even flow of the heat exchange medium inside of the plate heat exchanger can be reached, whereby temperature gradient-related thermal or mechanical loads of the Plate heat exchanger can be reduced effectively.
Zweckmäßigerweise ist die Einlaßöffnung an einem Ende des Plattenwärmetauschers im Bereich seiner Mittelachse bezüglich der Hauptströmungsrichtung ausgebildet, wobei die Auslaßbohrungen an dem anderen Ende des Plattenwärmetauschers symmetrisch versetzt bezüglich der Mittelachse ausgebildet sind. Hierdurch kann eine im wesentlichen Y-förmige Strömung der Wärmetauschermedien durch den Wärmetauscher gewährleistet werden, was zu einer insgesamt symmetrischen Temperaturverteilung führt, wodurch eine übermäßige thermische Belastung, insbesondere eine Überhitzungsgefahr, wie sie bei herkömmlichen Plattenwärmetauschern auftrat, wirksam vermieden werden kann.The inlet opening is expediently located at one end of the Plate heat exchanger in the area of its central axis with respect the main direction of flow, the outlet bores symmetrical at the other end of the plate heat exchanger are offset with respect to the central axis. As a result, an essentially Y-shaped flow of the Heat exchanger media are guaranteed by the heat exchanger, resulting in an overall symmetrical temperature distribution leads, causing excessive thermal stress, in particular a risk of overheating, as is the case with conventional plate heat exchangers occurred, can be effectively avoided.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers wird ein Pfeilungswinkel der Strukturierungen der Wärmeübertragungsplatten bezüglich der Mittelachse des Plattenwärmetauschers in der Hauptströmungsrichtung variiert. Beispielsweise kann durch Verminderung des Pfeilungswinkels in Strömungsrichtung des Wärmeträgers ein Druckverlust des Wärmeträgers minimiert werden. Entsprechendes gilt bei abnehmendem Pfeilungswinkel in Strömungsrichtung des zu verdampfenden Mediums.According to a further preferred embodiment of the invention Plate heat exchanger becomes an arrow angle the structuring of the heat transfer plates with respect the central axis of the plate heat exchanger in the main flow direction varies. For example, by reduction of the sweep angle in the flow direction of the heat transfer medium Pressure loss of the heat transfer medium can be minimized. Corresponding applies with decreasing arrow angle in the flow direction of the medium to be evaporated.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die primärseitigen und/oder sekundärseitigen Strömungskanäle eine Beschichtung auf, mittels welcher die Effizienz des Wärmetauschers durch Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche verbessert wird, wenn die Beschichtung eine definierte Rauhheit aufweist.In an advantageous development of the invention, the primary side and / or a flow coating on the secondary side by means of which the efficiency of the heat exchanger improved by increasing the heat transfer area if the coating has a defined roughness.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Beschichtung der primärseitigen und/oder sekundärseitigen Strömungskanäle mit einem Katalysatormaterial dotiert, wodurch im Wärmetauscher eine katalytische Reaktion ermöglicht wird.The coating is a further embodiment of the invention the primary-side and / or secondary-side flow channels doped with a catalyst material, resulting in the heat exchanger a catalytic reaction is made possible.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers wird nun anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In dieser zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Draufsicht auf eine Wärmeübertragungsplatte, welche einen Teil des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers bildet,
- Fig. 2
- eine schematische seitliche Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers entlang der Linie A-A der Fig. 1, und
- Fig. 3
- eine schematische Skizze zur Darstellung eines Ineinandergreifens der Strukturierungen zweier übereinander angeordneter Wärmeübertragungsplatten.
- Fig. 1
- 2 shows a schematic plan view of a heat transfer plate which forms part of the plate heat exchanger according to the invention,
- Fig. 2
- is a schematic side sectional view of a preferred embodiment of a plate heat exchanger according to the invention along the line AA of Fig. 1, and
- Fig. 3
- a schematic sketch to illustrate an interlocking of the structuring of two heat transfer plates arranged one above the other.
In Fig. 1 ist eine Wärmeübertragungsplatte in einer schematischen
Draufsicht dargestellt. Man erkannt eine beispielsweise
mittels Prägen in ein Blech eingebrachte fischgrätenmusterartige
Strukturierung 10. Die Strukturierung 10 weist Erhebungen
und Vertiefungen auf. Auch die in der Darstellung der Fig. 1
nicht sichtbare Rückseite der Wärmeübertragungsplatte 2 weist
eine entsprechende Strukturierung auf. Die Wärmeübertragungsplatte
2 ist mit einer Anzahl von Bohrungen 4, 5, 6, 7 ausgebildet.
Bei Übereinanderanordnung einer Anzahl von Wärmeübertragungsplatten
2 bilden diese Bohrungen Einlaßkanäle bzw.
Auslaßkanäle für die Wärmetauschermedien, wie im folgenden beschrieben
wird. Man erkennt in der Fig. 1, daß jeweils zwei
Bohrungen 4, 7 auf der Mittelachse M der Wärmeübertragungsplatte
angeordnet sind, während die übrigen Bohrungen 5 bzw. 7
symmetrisch bezüglich dieser Mittelachse M positioniert sind.In Fig. 1 is a heat transfer plate in a schematic
Shown top view. One recognizes one, for example
Herringbone-like pattern introduced into a sheet by means of embossing
In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Plattenwärmetauschers in einer schematischen
seitlichen Schnittansicht dargestellt. Man erkennt, daß hierbei
ein Anzahl von Wärmeübertragungsplatten 2 übereinander angeordnet
sind. Die Wärmeübertragungsplatten 2 sind hierbei in
einem Gehäuse 20 angeordnet, welches einen unteren Teil 20a,
einen oberen Teil 20b und seitliche Wandungen 20c aufweist.
Man erkennt, daß aufgrund der Übereinanderanordnung der Bohrungen
4 ein Einlaßkanal 40 entsteht, über welchen ein Wärmeträgermedium
in sekundärseitige Strömungskanäle einführbar
ist, wobei die sekundärseitigen Strömungskanäle ihrerseits mit
einem Auslaßkanal 50 kommunizieren, welcher durch die Übereinanderanordnung
der Bohrungen 5 gebildet wird. Ein zu verdampfendes
Medium ist entsprechend über einen Einlaßkanal 70 (gebildet
durch Übereinanderanordnung der Bohrungen 7) in primärseitige
Strömungskanäle einführbar, welche wiederum mit einem
Ausgangskanal 50 kommunizieren, welche durch Übereinanderanordnung
der Bohrungen 5 entsteht. Die primär- und die sekundärseitigen
Strömungskanäle kommunizieren nicht miteinander.
Es sei angemerkt, daß in der Darstellung der Fig. 2 zwei von
entgegengesetzten Seiten zugeführte Einlaßkanäle 70 gebildet
sind. Es ist in gleicher Weise möglich, nur einen, mit sämtlichen
primärseitigen Strömungskanälen kommunizierenden Einlaßkanal
70 vorzusehen. Sämtliche Kanäle weisen zylinderförmige
Rohre auf, welche in ihren Seitenwandungen mit entsprechenden
Öffnungen zur Schaffung der jeweils gewünschten Verbindungen
mit den Strömungskanälen ausgebildet sind. In Fig. 2 is a preferred embodiment of an inventive
Plate heat exchanger in a schematic
side sectional view shown. One recognizes that this
a number of
Es ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, die primär- und sekundärseitigen Strömungskanäle mit verschiedenen Kanaldurchmessern bzw. Volumina auszubilden. Zur Bildung einer primärseitigen Kanalstruktur, durch welche insbesondere ein zu verdampfendes Wärmetauschermedium strömen soll, werden zu diesem Zwecke zwei Wärmeübertragungsplatten, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, derart übereinander angeordnet und aneinander fixiert, daß die jeweiligen fischgrätenmusterartigen Strukturierungen parallel zueinander verlaufen, wobei die Erhebungen der einen Wärmeübertragungsplatte wenigstens teilweise in die Vertiefungen der zweiten Wärmeübertragungsplatte hineinragen, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.It is now provided according to the invention, the primary and secondary sides Flow channels with different channel diameters or to form volumes. To form a primary side Channel structure through which in particular one to be evaporated Heat exchange medium should flow to this Purpose two heat transfer plates, as shown in Fig. 1 are arranged one above the other and fixed to each other, that the respective herringbone-like structures run parallel to one another, the elevations of the a heat transfer plate at least partially in the recesses protrude into the second heat transfer plate, such as is shown schematically in Fig. 3.
Die übereinander liegenden Strukturierungen sind hier mit 2a,
2b bezeichnet. Man erkennt in Fig. 3, daß zwischen den Wärmeübertragungsplatten
bzw. Strukturierungen 2a, 2b Abstandselemente
25 vorgesehen sind, mittels derer ein gewünschter bzw.
notwendiger Abstand zwischen den Strukturierungen 2a, 2b einstellbar
ist. Die Beabstandungselemente 25 sind schematisch
ebenfalls in dem oberen rechten Bereich der in Fig. 1 dargestellten
Wärmeübertragungsplatte 2 dargestellt. Durch diese
ineinandergreifende Strukturierung können die Wärmeübertragungsplatten
2a, 2b wesentlich näher aneinander angeordnet
werden, dies verglichen mit übereinanderliegenden fischgrätenmusterartigen
Strukturierungen, welche gegenläufig bzw. nicht
parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind.The superimposed structures are here with 2a,
2b designated. It can be seen in Fig. 3 that between the heat transfer plates
or structuring 2a,
Es erweist sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft, die sekundärseitigen Strömungskanäle, durch welche das Wärmetauschermedium strömt, derart auszubilden, daß die fischgrätenmusterartige Strukturierungen der Wärmeübertragungsplatten wechselseitig bzw. kreuzförmig zur Bildung von Kreuzkanalstrukturen übereinander angeordnet werden. Dies kann beispielsweise durch Verwendung von Wärmetauscherplatten erreicht werden, welche w- bzw. m-förmige Strukturierungen aufweisen. In this context, it proves to be advantageous secondary flow channels through which the heat exchange medium flows to form such that the herringbone pattern Structures of the heat transfer plates mutually or cross-shaped to form cross-channel structures can be arranged one above the other. For example can be achieved by using heat exchanger plates, which have w- or m-shaped structures.
Durch die erfindungsgemäß verwirklichte primärseitige bzw. verdampferseitige Volumenreduktion ist gegenüber herkömmlichen Plattenwärmetauschern eine verbesserte Dynamik zur Verfügung gestellt.Due to the primary or volume reduction on the evaporator side is conventional Plate heat exchangers have improved dynamics posed.
Eine Einstellung der Höhe der primärseitigen oder sekundärseitigen
Kanäle ist durch die Beabstandungselemente 25 erzielbar.An adjustment of the height of the primary or secondary
Channels can be achieved through the
Die erfindungsgemäß verwendeten Wärmeübertragungsplatten sind
durch Prägen, beispielsweise einer Blechplatte, in einfacher
Weise herstellbar. Eine Aneinanderfügung der einzelne Wärmeübertragungsplatten,
insbesondere auch zur Gewährleistung der
gewünschten Kommunikation zwischen den Bohrungen 4, 5, 6, 7
und den primär- bzw. sekundärseitigen Strömungskanälen, ist
beispielsweise durch Löten oder Schweißen möglich.The heat transfer plates used in the invention are
by embossing, for example a sheet metal plate, in simple
Way to make. An assembly of the individual heat transfer plates,
especially to guarantee the
desired communication between
Aus Fig. 1 wird ferner deutlich, daß die Pfeilung der fischgrätenmusterartigen
Strukturierungen in Richtung der Strömungsrichtung
des zu verdampfenden Mediums, d.h. in der Darstellung
der Fig. 1 entlang der Achse M von unten nach oben,
abnimmt. Das heißt, im Bereich der Einlaßöffnung 7 ist zwischen
der Mittelachse M und den einzelnen Segmenten der fischgrätenmusterartige
Strukturierung ein relativer großer bzw.
stumpfer Winkel ausgebildet, welcher in Richtung der Auslaßbohrung
5 kleiner bzw. spitzer wird. Durch eine derartige Variation
des Pfeilungswinkels können Druckverluste, welche über
unterschiedliche Phasen des zu verdampfenden Mediums auftreten,
minimiert werden.From Fig. 1 it is also clear that the sweep of the herringbone pattern
Structuring in the direction of flow
of the medium to be evaporated, i.e. in the illustration
1 along the axis M from bottom to top,
decreases. That is, in the area of the
Man erkennt ferner, daß die den jeweiligen Wärmetauschermedien
zugeordneten Bohrungen bzw. Kanäle 7, 5 sowie 4, 6 bezüglich
der Mittelachse M der Wärmeübertragungsplatte 2 Y-förmig angeordnet
sind. Wie gesagt, tritt das zu verdampfende Medium beispielsweise
über die Bohrung 7 in die Plattenwärmetauscher
ein, und verläßt diesen wieder über die Bohrungen 5. Die Strömung
des zu verdampfenden Mediums durch den Plattenwärmetauscher
erfolgt also im wesentlichen Y-förmig, was zu einer symmetrischen
Temperaturverteilung innerhalb des Plattenwärmetauschers
bzw. auf den Wärmeübertragungsplatten führt. Hierdurch
kann die thermische bzw. mechanische Beanspruchung der Wärmeübertragungsplatten
gegenüber herkömmlichen Lösungen wirksam
vermindert werden.It can also be seen that the respective heat exchange media
assigned holes or
Eine brenngasseitige Anpassung auftretender Druckverluste, d.h. Druckverlust des Wärmeträgermediums, kann durch entsprechende Ausbildung der fischgrätenmusterartigen Strukturierungen der sekundärseitigen Kanäle optimiert werden. Zu diesem Zwecke können beispielsweise die Erhebungen bzw. Vertiefungen der jeweiligen Strömungskanäle abgerundet ausgebildet sein, und nicht, wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, spitz bzw. kantig.An adjustment of pressure losses occurring on the combustion gas side, i.e. Pressure loss of the heat transfer medium can be avoided by appropriate Training of herringbone-like structures of the secondary channels can be optimized. To this Purposes can be, for example, the surveys or depressions the respective flow channels should be rounded, and not, as is shown schematically in FIG. 3, pointed or angular.
Die Abstandselemente 25 führen ferner zu Turbulenzen des die
primärseitigen Strömungskanäle durchströmenden Wärmetauschermediums,
wodurch die Wärmetauschwirkung des Plattenwärmetauschers
weiter verbessert ist.The
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet,
daß die primärseitigen und/oder die sekundärseitigen Strömungskanäle jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmeübertragungsplatten (2) ausgebildet sind, deren Strukturierungen (2a, 2b) unter Beibehaltung eines minimalen Abstandes wenigstens teilweise ineinandergreifen.Plate heat exchangers with heat transfer plates (2) arranged above one another and having structures (2a, 2b), between which primary flow channels for a first heat exchange medium, in particular a medium to be evaporated, and secondary side flow channels for a second heat exchange medium, in particular a heat transfer medium, are formed,
characterized,
that the primary-side and / or the secondary-side flow channels are each formed between two adjacent heat transfer plates (2), the structuring (2a, 2b) of which at least partially interlock while maintaining a minimal distance.
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