NO178355B

NO178355B - heat Recovery

Info

Publication number: NO178355B
Application number: NO940664A
Authority: NO
Inventors: Roar Thoresen
Original assignee: Rothor Gupex As
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-11-27
Also published as: NO178355C; NO940664L; NO940664D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en varmegjenvinner (varmeveksler) av platetypen. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en varmegjenvinner der platene er støpt av polyester og utstyrt med ribbeformede forhøyninger på begge sider, og platenes hjørner er sammenføyet på en slik måte at de er gasstette. The present invention relates to a heat recovery (heat exchanger) of the plate type. More specifically, the invention relates to a heat recovery device in which the plates are molded from polyester and equipped with rib-shaped elevations on both sides, and the corners of the plates are joined in such a way that they are gas-tight.

Varmegjenvinnere er vanligvis bygget opp ved at plater anbringes parallelt og i jevn avstand fra hverandre. Mellom to plater strømmer mediet (væske eller gass) som skal avgi energi, mens mellom de nabostilte platene strømmer mediet som skal ta opp energi. Heat recuperators are usually built up by placing plates parallel and at an even distance from each other. Between two plates flows the medium (liquid or gas) which is to emit energy, while between the adjacent plates flows the medium which is to absorb energy.

Det kalde og varme mediet strømmer vanligvis i forskjellige retninger mellom platene. Energimengden som overføres avhenger av hvilke medier som anvendes, temperatur, trykk, strømningshastighet og -retning samt platenes utforming. The cold and hot media usually flow in different directions between the plates. The amount of energy that is transferred depends on the media used, temperature, pressure, flow speed and direction as well as the design of the plates.

Det er kjent og beskrevet forskjellige former for varmegjenvinnere. Different forms of heat recuperators are known and described.

US 4858685 beskriver en varmeveksler med variable for-høyninger på platene. De lengste forhøyningene har en lengde som gjør at den nabostilte platen hviler mot disse. US 4858685 describes a heat exchanger with variable elevations on the plates. The longest elevations have a length which means that the adjacent plate rests against them.

US 5016707 inneholder et komplisert system med plater der gjennomstrømningsåpninger har ulik form og størrelser. US 5016707 contains a complicated system of plates in which flow openings have different shapes and sizes.

US 5036911 beskriver et sammensatt kjølesystem der ulike plater skrues sammen. Systemet er beregnet blant annet for kjøling av bilmotorer. US 5036911 describes a composite cooling system in which different plates are screwed together. The system is intended, among other things, for cooling car engines.

US 4407359 benytter pressede plater med forhøyninger og er vesentlig beregnet på væsker. US 4407359 uses pressed plates with elevations and is essentially intended for liquids.

US 4690211 beskriver et varmeoverføringsrør som har diskon-tinuerlige forhøyninger i spiralform på rørets innside. Forhøyningene kan være ellipseformede, sirkulære eller trekantformede. Det beskrives også hvordan disse forhøy-ningene fremstilles. US 4690211 describes a heat transfer tube which has discontinuous elevations in spiral form on the inside of the tube. The elevations can be elliptical, circular or triangular. It is also described how these elevations are produced.

SE 466871 beskriver en varmeveksler til fordampning av vann. Platene er utstyrt med korrugeringsmønster i form av høyder og bunner. SE 466871 describes a heat exchanger for evaporating water. The plates are equipped with a corrugation pattern in the form of heights and bottoms.

SE 7505863 beskriver en relativt komplisert sammensatt varmeveksler med lagvise plater. SE 7505863 describes a relatively complicated composite heat exchanger with layered plates.

SE 7611312 er en typisk vann/varmeveksler som vil ha lekkasjeproblemer i gummipakningene som omgir platene. SE 7611312 is a typical water/heat exchanger that will have leakage problems in the rubber gaskets surrounding the plates.

DE 2449145 beskriver lameller med ulik utforming og som er beregnet på vann. DE 2449145 describes lamellae with different designs and which are intended for water.

De ovenfornevnte platene beskriver metallplatevarmegjen-vinnere av ulik type beregnet sannsynligvis for væske/væske med høye gjennomstrømningshastigheter og relativt store trykkfall. Med andre ord, varmegjenvinnere som er dårlig egnet til gass/gass. The above-mentioned plates describe metal plate heat recuperators of different types probably intended for liquid/liquid with high flow rates and relatively large pressure drops. In other words, heat recuperators that are not suitable for gas/gas.

Ved ulike konfigurasjoner med høye hastigheter som skaper turbulent strømning oppnås høye varmeoverføringsegenskaper på bekostning av store trykkfall. Hvis man velger lavere ruhet på platene og større plateavstand, kan man ved lavere gjennomstrømningshastigheter oppnå redusert virkningsgrad, men også redusert trykkfall. In various configurations with high speeds that create turbulent flow, high heat transfer properties are achieved at the expense of large pressure drops. If you choose a lower roughness of the plates and a larger plate distance, you can achieve a reduced efficiency at lower flow rates, but also a reduced pressure drop.

De ovennevnte konstruksjoner er uhensiktsmessige til industrianlegg. Den varmetekniske gevinsten står ikke i forhold til de økonomiske investeringene og ikke minst driftskostnadene. The above-mentioned constructions are unsuitable for industrial plants. The heating technical gain is not in proportion to the financial investments and not least the operating costs.

Foreliggende oppfinnelse er en varmegjenvinner av platetypen for strømmende medier, særlig gasser, der platene er anbrakt parallelt i ønsket avstand fra hverandre slik at det skjer energiutveksl ing mellom det varme mediet på en side av en plate og det kalde mediet på den andre siden av platen, kjennetegnet ved at platene på begge sider er utstyrt med avlange, ribbeformede heteflater plassert forsatt og parallelle mellom to flater, og at platene monteres sammen ved hjelp av hjørneprofiler, der hjørneprofilene har forsenkede spor, hvori to på forhånd sammenføyde plater er ført inn og støpt fast. The present invention is a heat recuperator of the plate type for flowing media, especially gases, where the plates are placed parallel at the desired distance from each other so that energy exchange takes place between the hot medium on one side of a plate and the cold medium on the other side of the plate , characterized by the fact that the plates on both sides are equipped with oblong, rib-shaped heating surfaces placed offset and parallel between two surfaces, and that the plates are assembled together using corner profiles, where the corner profiles have countersunk grooves, into which two pre-joined plates are inserted and cast solid.

Foreliggende oppfinnelse adskiller seg fra den kjente teknikken blant annet ved at varmegjenvinneren i foreliggende oppfinnelse er konstruert for å arbeide i overgangssonen mellom lineær og turbulent strømning. Gjennom omfattende forsøk med ulike ribbehøyder, avstander og oppstykking, men også med relativt stor plateavstand er det oppnådd høye virk-ningsgrader med lave trykkfall. Dette er meget viktig, ikke minst ut fra rengjøringssynspunkt og driftskostnader. Plateavstanden er eksempelvis mellom 12 og 25 mm, f.eks. 15 mm. The present invention differs from the known technique, among other things, in that the heat recuperator in the present invention is designed to work in the transition zone between linear and turbulent flow. Through extensive trials with different rib heights, distances and spacing, but also with a relatively large plate spacing, high efficiencies with low pressure drops have been achieved. This is very important, not least from the point of view of cleaning and operating costs. The plate distance is, for example, between 12 and 25 mm, e.g. 15 mm.

Ved at platene støpes av polyestermateriale (ikke som metallplater, presses) er det mulig å oppnå egenskaper som ikke kan oppnås med metallplater av praktiske grunner. Når man presser en forhøyning i en metallplate vil baksiden av platen nødvendigvis ha en fordypning. Sammenføynings-metodikken i oppfinnelsen garanterer for lOOSé gasstetning. Likeledes eliminerer sammenbindingen i hjørnene lekkasjer til praktisk talt 0$. As the plates are cast from polyester material (not like metal plates, pressed), it is possible to achieve properties that cannot be achieved with metal plates for practical reasons. When you press an elevation into a metal plate, the back of the plate will necessarily have a depression. The joining methodology of the invention guarantees a lOOSé gas seal. Likewise, the binding in the corners eliminates leaks to practically zero.

Varmegjenvinningsplatene av polyester ifølge oppfinnelsen støpes med ribber på begge sider. Hensikten med ribbene er å skape større kontakt mellom gassen og platens overflate, og dette sikrer god energioverføring. I pressede konstruksjoner er dette mulig, men vanskelig og sterkt kostnadsøkende. Disse ribbene er utformet med optimal ribbehøyde, avstand og vinkel for å oppnå best mulig energioverføring. Sammenføyning av plater som kombineres med avstandsanvisning mellom to plater hvorav den ene siden (plate) forsynes med forlenger hvis hensikt er å danne beskyttelse av sammen-føyningsskjøten mot innstrømmende gass og væske. The heat recovery plates made of polyester according to the invention are molded with ribs on both sides. The purpose of the ribs is to create greater contact between the gas and the plate's surface, and this ensures good energy transfer. In pressed constructions this is possible, but difficult and greatly increases costs. These ribs are designed with optimal rib height, distance and angle to achieve the best possible energy transfer. Joining of boards that is combined with distance instructions between two boards, one side of which (board) is provided with an extension whose purpose is to protect the joining joint against inflowing gas and liquid.

Platene stables ved hjelp av en hjørneprofil i hvert av de fire hjørnene med forsenkede spor hvori to sammenføyde plater føres inn, og støpes/limes fast. Vanligvis er det en gasslekkasje på 2- 3% mellom de to gasstrømmene i en tradi-sjonell metallplategjenvinningskonstruksjon. Støpeteknikken i foreliggende oppfinnelse skaper 100$ gasstett hjørneforbin-delse, hvilket effektivt forhindrer kontaminasjon. Videre resulterer det i at selve platepakken får større nøyaktighet. The boards are stacked using a corner profile in each of the four corners with countersunk grooves into which two joined boards are inserted, and cast/glued. Usually there is a gas leakage of 2-3% between the two gas streams in a traditional sheet metal recovery construction. The molding technique in the present invention creates a 100$ gas-tight corner connection, which effectively prevents contamination. Furthermore, it results in the plate pack itself gaining greater accuracy.

Platene forsynes med utsparte hjørner hvori ovennevnte hjørneprofil monteres. The boards are supplied with recessed corners in which the above-mentioned corner profile is mounted.

Ribbene på platene støpes i bueform som et segment av en sirkel i ønsket høyde og avstand og lengde som gir optimal varmeoverføring i forhold til blant annet trykkfall. Ribbehøyden bør være mellom 1-3 mm og med avstand 10 x ribbehøyden. Ribbelengden ca. 50 mm plasseres 30-60° i forhold til strømningsretningen og brutt opp med ca. 5 mm avstand mellom slutt og begynnelse av ny ribbe. The ribs on the plates are cast in an arched shape as a segment of a circle at the desired height and distance and length which provides optimal heat transfer in relation to, among other things, pressure drop. The rib height should be between 1-3 mm and with a distance of 10 x the rib height. Rib length approx. 50 mm is placed 30-60° in relation to the direction of flow and broken up by approx. 5 mm distance between end and beginning of new rib.

Platene støpes av polyester iblandet ulike ingredienser, additiver og fyllstoffer, for å senke oksygenindeksene for derved å forhindre brann. Videre innblandes stoffer som reduserer den statiske elektriske oppbygning, øker varmeled-ningsevnen, øker utflytningsgrensen og bedrer formbarheten og videre materialer som høyner temperaturbestandigheten. The plates are cast from polyester mixed with various ingredients, additives and fillers, to lower the oxygen indices and thereby prevent fire. Furthermore, substances are mixed in that reduce the static electrical build-up, increase thermal conductivity, increase the flow limit and improve formability, and further materials that increase temperature resistance.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av tegninger. The invention shall be explained in more detail by means of drawings.

Figur 1 viser et riss av en hel varmevekslerplate, Figure 1 shows a drawing of a complete heat exchanger plate,

figur 2 viser et utsnitt av platen med ribber, figure 2 shows a section of the plate with ribs,

figur 3 viser et tverrsnitt A-A i figur 4 av to ribber, figure 3 shows a cross-section A-A in figure 4 of two ribs,

figur 4 viser et hjørneprofil som sikrer gasstette koblinger, figure 4 shows a corner profile that ensures gas-tight connections,

figur 5 viser sammenføyning av to plater. figure 5 shows the joining of two plates.

En varmegjenvinningsplate 1 slik den er vist i figur 1 kan til industriformål ha en størrelse på 1,40 x 1,40 m. Platen er støpt av polyester tilsatt ulike additiver og inneholder på hver side av platen ca. 2200 ribber 2. Ribbene støpes på begge sider av platen. Ribbene er parallelle, er 1 - 3 mm høye og avstanden mellom dem er ca. 10 ganger høyden. Ribbelengden er ca. 50 mm, og de er plassert etter hverandre ca. 5 mm forskjøvet til side. A heat recovery plate 1 as shown in figure 1 can for industrial purposes have a size of 1.40 x 1.40 m. The plate is cast from polyester with various additives and contains on each side of the plate approx. 2200 ribs 2. The ribs are cast on both sides of the plate. The ribs are parallel, are 1 - 3 mm high and the distance between them is approx. 10 times the height. The rib length is approx. 50 mm, and they are placed one after the other approx. 5 mm offset to the side.

Gassen strømmer ca. 30 - 60° vinkel i forhold til ribbene, se piler i figur 2. The gas flows approx. 30 - 60° angle in relation to the ribs, see arrows in figure 2.

Mellom tre rader med ribber 2 er platene utstyrt med langs-gående lister 3. Disse listene sørger for stabil avstand mellom platene ved store trykkdifferanser. Between three rows of ribs 2, the plates are equipped with longitudinal strips 3. These strips ensure a stable distance between the plates in case of large pressure differences.

Figur 3 viser et tverrsnitt av ribber 2 fra figur 2, snitt A Figure 3 shows a cross-section of ribs 2 from Figure 2, section A

- A. - A.

Figur 4 er en del av et hjørneprofil 7 som brukes ved montering av flere varmevekslerplater 1 sammen til en enhet. Det monteres et hjørneprofil 7 i hvert av varmevekslerens fire hjørner. Platene 1 sammenføyes to og to og limes/ Figure 4 is part of a corner profile 7 which is used when mounting several heat exchanger plates 1 together to form a unit. A corner profile 7 is mounted in each of the heat exchanger's four corners. Boards 1 are joined two by two and glued/

sveises fast i et av de forsenkede sporene 4,5,6 i hjørne-prof ilet 7. Deretter monteres neste sammenføyde plate i nabospor 5, og neste plate i spor 6 til alle platene i varemveksleren er montert. Denne monteringen sørger for en stabil og tett konstruksjon. is welded into one of the recessed grooves 4,5,6 in the corner profile 7. Then the next joined plate is mounted in the neighboring groove 5, and the next plate in groove 6 until all the plates in the goods exchanger have been fitted. This assembly ensures a stable and tight construction.

Platene 1 er laget med utsparte hjørner (ikke vist på figurer), og disse er komplementære til sporene 4,5,6 i hjørneprofilet 7. Denne måten å montere sammen plater og hjørner 7 sørger for fullstendig gasstette forbindelser. The plates 1 are made with recessed corners (not shown in figures), and these are complementary to the grooves 4,5,6 in the corner profile 7. This way of assembling together plates and corners 7 ensures completely gas-tight connections.

Figur 5 viser i detalj hvordan to plater sammenføyes og sørger for gasstett skjøter. Platene 1 støpes med forsterkede flenser 8 på to sider. Disse tjener som plateavstandsangivere med sammenføyningsareal 9 for liming/støping og med forsenkede hull 10 til skjult naglefeste 11. Den ene platen støpes så tykk at det dannes kant 12 som beskytter sammen-føyningsarealet mot direkte gasspåvirkning og under rense-prosessen. Figure 5 shows in detail how two plates are joined and ensures gas-tight joints. The plates 1 are cast with reinforced flanges 8 on two sides. These serve as plate distance indicators with joint area 9 for gluing/casting and with countersunk holes 10 for hidden rivet attachment 11. One plate is cast so thick that an edge 12 is formed which protects the joint area from direct gas exposure and during the cleaning process.

Denne teknikken der det benyttes både nagler og lim sikrer en gasstett sammenføyning mellom to plater. This technique, which uses both rivets and glue, ensures a gas-tight joint between two plates.

Avstanden mellom platene velges slik at man får optimal energioverføring mellom det varme og kalde mediet. Vanlig avstand er ca. 15 mm. Rengjøring av platene foretas når det er aktuelt, og hyppigheten avhenger blant annet av gassens innhold av støv og andre bestanddeler. The distance between the plates is chosen so that you get optimal energy transfer between the hot and cold medium. Usual distance is approx. 15 mm. Cleaning of the plates is carried out when applicable, and the frequency depends, among other things, on the gas's content of dust and other components.

Claims

1. Plate-type heat exchanger for flowing media, especially gases, where the plates (1) are arranged parallel at the desired distance from each other so that energy exchange takes place between the hot medium on one side of a plate and the cold medium on the other side of the plate, characterized by that the plates (1) on both sides are equipped with oblong rib-shaped (2) heating surfaces placed offset and parallel between two surfaces, and that the plates are assembled together using corner profiles (7), where the corner profiles (7) have recessed grooves (4,5 ,6) in which two previously joined plates (1) are inserted and cast firmly.

2- Heat recovery according to claim 1, characterized in that the ribs (2) are approx. 1 - 3 mm high and the length is approx.

50 mm, and the ribs are placed parallel on both sides of the plate (1), and at a 30 - 60° angle in relation to the medium's flow direction.

3. Heat recovery according to claims 1 - 2, characterized in that the plates (1) are cast from polyester known per se with various additives and fillers.

4. Heat recovery according to claim 3, characterized in that known additives and fillers are added to lower the oxygen index, reduce static build-up, increase thermal conductivity and improve the formability of the plates (1).