DE1601151A1

DE1601151A1 - Plate heat exchanger

Info

Publication number: DE1601151A1
Application number: DE19671601151
Authority: DE
Inventors: Laugthwaite Wright Fel William
Original assignee: APV Corp Ltd
Current assignee: SPX Flow Technology Crawley Ltd
Priority date: 1966-07-08
Filing date: 1967-07-05
Publication date: 1970-06-18
Also published as: GB1183183A

Description

DIPL.-INQ. F. THIELEKE DR.-INQ. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKEDIPL.-INQ. F. THIELEKE DR.-INQ. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSOHWEIQ - MÜNCHENBRAUNSOHWEIQ - MUNICH

The A.P.V. Company limitedThe A.P.V. Company limited

Manor Royal
Crawley, Sussex, EnglandManor Royal
Crawley, Sussex, England

Plat tenwärme tauseherPlate heat exchanger

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Die Erfindung "betrifft einen Plattenwärmetauscher, der eine Mehrzahl von in Form eines Stapels angeordneten Platten umfaßt, welche ,jeweils zwischen sich, einen Strömungsraum für eines der Wärmetauschfluids begrenzen, welche Bäume nach aussen durch eine Umfangsdichtung abgeschlossen sind und mit Eingangs— und Abflußöffnungen versehen sind, welche in benachbarten Enden vorgesehen sind» Häufig haben die Platten Wellungen oder dergl. Unregelmäßigkeiten, die so angeordnet sind, daß sie eine gegenseitige Abstützung der Platten in dem Wärmetauschbereich unter dem Druck des Mediums bieten. .The invention "relates to a plate heat exchanger which a plurality of plates arranged in a stack includes, which, each between them, a flow space for one of the heat exchange fluids limit which trees to the outside are completed by a circumferential seal and with Inlet and outlet openings are provided, which in adjacent Ends are provided »Often the plates have corrugations or similar irregularities, which are arranged in such a way that that they are a mutual support of the plates in the heat exchange area bid under the pressure of the medium. .

Bei diesen Wärmetauschern in Plattenform erfolgt die Übertragung der Wärme von einem Fluid zum anderen auf kontinuErlichem Wege und zwar über das Material der Platten. Die Dichtungen sind jeweils in den einzelnen Platten vorgesehen und bilden einen in Umfangsrichtung verlaufenden Abschluß zwischen den Plattenflächen, sowie eine Begrenzung der eigentlichen Strömungsräume zwischen den Platten. Sie umschließen auch die Zugangs- und AbführungsÖffnungen· Die in solchen PlattenWith these plate-shaped heat exchangers, heat is transferred from one fluid to another on a continuous basis Paths through the material of the panels. The seals are provided in the individual plates and form a circumferential termination between the plate surfaces, as well as a limitation of the actual Flow spaces between the plates. They also enclose that Access and discharge openings · Those in such panels

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normalerweise vorgesehenen Wellungen oder dergl. können gleichlaufend so angeordnet sein, daß sie zusammenpassen, wobei örtliche Eindrüokungen vorgesehen seih können, um einen gegenseitigen Kontakt an verschiedenen Stellen zu gewährleisten. Die Wellungen können aber auch so vorgesehen sein, daß der Zwischenkontakt erhalten wird dadurch, daß die Viellungen der einen Platte diejenigen der benachbarten Platten kreuzen*. :normally provided corrugations or the like. Can be aligned so that they fit together, local indentations may be provided to to ensure mutual contact in different places. However, the corrugations can also be provided in this way be that the intermediate contact is obtained in that the Multiples of one plate cross those of the neighboring plates *. :

Bei all diesen Platten kann die Wärmeüberfuhrung dadurch verbessert werden, daß man den Wellungen eine solche Form gibt, daß das quer zur Platte zwischen dem Eingang und dem Ausgang strömende Fluid veranlaßt wird sowohl seine Richtung als auch seine Strömungsgeschwindigkeit dadurch zu verändern, daß es nacheinander jeweils begrenzte Kammern von unterschiedlicher Form und Abmessungen durchströmt. Die allgemeine Bewegung des Fluids in solchen Platten, verlauft normalerweise entweder quer oder geneigt zu den Wellungen. In all of these plates, the heat transfer can be improved as a result that one gives the corrugations such a shape, that the fluid flowing across the plate between the inlet and the outlet is caused both in its direction and in its direction to change its flow velocity by the fact that it successively each limited chambers of different Flows through shape and dimensions. The general movement of the fluid in such plates is usually either transverse or inclined to the corrugations.

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In einer völlig anderen Gattung von Wärmetauschern, bei der ein Fluid durch lange Rohre fließt ist es an sich bekannt, die Geschwindigkeit des Wärmeübergangs dadurch zu vergrößern, daß man auf der Rohroberfläche spiralförmige Verformungen erzeugt.In a completely different class of heat exchangers where a fluid flows through long pipes it is known per se to increase the speed of heat transfer by creating spiral deformations on the pipe surface generated.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Wärmetauscher der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden., daß die Vorteile eines Rohrbündelwärmetauschers und eines Plattenwärmetauschers kombiniert werden auf einfache Weise, ohne daß die HerstellungIt is an object of the invention to provide a heat exchanger as described in the introduction further training specified in more detail. That the advantages a tube bundle heat exchanger and a plate heat exchanger can be combined in a simple manner without the need for manufacture

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der Platten wesentlich ersehwert oder die Strömung behindert wird. ,the plates are clearly visible or the flow is obstructed will. ,

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wellungen in den einzelnen Platten so angeordnet sind, daß sie sich· im wesentlichen in Längsrichtung zwischen dem Eingang und dem Ausgang erstrecken, derart, daß das Fluid in'_ti ed em Strömungsraum im wesentlichen längs der Wellungen fließt, wobei jede Wellung zusätzliche Einprägungen oder Ausformungen aufweist, die unter einem spitzen Winkel zur Läiigs er Streckung der Wellung verlaufen und so angeordnet sind, daß sie in dem Strömungsmittel bei der Bewegung entlang der Wellungen eine Drallbewegung erzeugen. This object is achieved according to the invention in that the corrugations are arranged in the individual plates such that they · extend substantially in the longitudinal direction between the input and the output, such that the fluid in _'t i ed em flow space essentially flows along the corrugations, each corrugation having additional indentations or formations which run at an acute angle to the regular extension of the corrugation and are arranged so that they create a twisting motion in the fluid as it moves along the corrugations.

Bei dem Plattenwärmetauscher ger^äß der Erfindung sind also eine Vielzahl von Platten in einem Stapel so angeordnet., daß Strömungsräume für das Wärmetauschfluid zwischen ihnen gebildet sind, welche allgemein durch ümfangsdichtungen begrenzt sind. Eingänge und Ausgänge sind in den Platten nahe den Enden vorgesehen, während die Platten Wallungen aufweisen, die sich allgemein in Längsrichtung über die Strömunsrszöne der Platte zwischen dem Eingang und dem Ausgang erstrecken, so daß sich in jedem Strömungsraum ein Bittlerer Strom allgemein in Längs— richtung der Weisungen einstellt. Weiterhin sind die Wellungen mit deii zusätzlichen Einprägun^en und Verformungen vorgesehen, die unter dem spitzen Winkel zu den Wellung,en verlaufen und dem Längsstrom zusätzlich einen Drall oder ../eine'"-spiralförmigeIn the plate heat exchanger according to the invention are therefore a plurality of plates arranged in a stack so that Flow spaces for the heat exchange fluid are formed between them are, which are generally limited by circumferential seals. Entrances and exits are provided in the panels near the ends, while the plates have undulations which extend generally longitudinally across the flow zones between the plate the entrance and the exit so that in every flow space a bitter stream generally in the longitudinal direction the direction of the instructions. Furthermore, the corrugations provided with the additional impressions and deformations, which run at the acute angle to the corrugations, and In addition to the longitudinal flow, a swirl or ../a'"- spiral-shaped

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Bewegungskomponente erteilen. Dadurch wird der innige Kontakt mit den Platten wesentlich verbessert und bei gleichen Abmessungen eine höhere Wärmeübergangsgesohwindigkeit zwischen den beiden Medien erzielt»Grant movement component. This creates intimate contact with the plates significantly improved and with the same dimensions a higher heat transfer speed between achieved in both media »

Gewellte Platten sind von Natur aus steif in Bezug auf die Materialdicke und sie können daher relativ dünn gehalten werden und besitzen eine höhere Wärmeübergangsleistung als Vergleichsweise dicke Rohrwände, wie sie in Rohrwärmetauschern benötigt werden. Gleichzeitig wird die Steifigkeit der mit Wellungen versehenen Platten durch die zusätzlichen Ausformungen noch erhöht. Vornehmlich haben diese aber die Aufgabe in den Fluids durch die Drallbewegüng einen besseren Wärmeübergang zwischen dem Fluid und den Platten zu gewährleisten* Gleichzeitig hat die neue Ausbildung aufgrund der Längsströmung auch noch den Vorteil, daß nur ein sehr geringer Druckabfall über den Strömungsweg zischen zwei Platten auftritt.Corrugated sheets are inherently rigid in terms of material thickness and therefore they can be kept relatively thin and have a higher heat transfer capacity than comparatively thick tube walls, as required in tube heat exchangers will. At the same time, the rigidity of the corrugated plates is increased by the additional formations elevated. Primarily, however, these have the task of better heat transfer between the fluids due to the twisting motion to ensure the fluid and the plates * At the same time, the new design also has the Advantage that only a very small pressure drop over the flow path hiss two plates occurs.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig.1 ist eine Draufsicht auf eine Wärmetauschplatte 'für einen Wärmetauscher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung»Fig.1 is a plan view of a heat exchange plate 'for a heat exchanger according to an embodiment of the invention »

Fig.2 ist ein Schnitt entlang der'Schnittlinie A-A der Fig* 1 und zeigt Teile von drei übereinanderliegenden Platten in einem vergrößerten Haßstabe.Fig. 2 is a section along section line A-A of Fig. 1 and shows parts of three superimposed plates in an enlarged hatred bar.

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Mg.3 ist eine Ausschnittsansicht eines Teils der Fig.2»Mg.3 is a cutaway view of part of Fig.2 »

Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich der nach Pig.3 und zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, währendFig. 4 is a view similar to that of Pig.3 and shows a modified embodiment of the invention while

Pig.5 eine Ansicht ähnlich der der Mg.2 ist und eine abgewandelte Ausführungsform wiedergibt.Pig.5 is a view similar to that of Mg.2 and a modified one Embodiment reproduces.

Fig.1 zeigt· in Draufsicht eine· Wärme tauschplatte mit Eingangsund Ausgangsöffnungen a und einer allgemein in Umfangsrichtung verlaufenden Abdichtung b. Fig.2 zeigt Teile von drei benachbarten Flatten, zwischen denen Strömungskanäle c und d für alternative Fluidströme zwischen den Wellungen e der Flatten begrenzt sind. Diese Viellungen haben Ergänzungsnuten oder Vertiefungen f oder Einprägungen, die an kritischen Stellen so eingeprägt sind, daß sich eine Rotations- oder Drallbewegung in dem Fluid ergibt, wenn dieses entlang der Wellungen strömt. In Verbindung mit der allgemeinen Bewegung der Fluid entlang der Kanäle erhält das ganze Strömungsmuster die" Tendenz eine Spiral strömung zu sein.' . , ^ .1 shows a top view of a heat exchange plate with input and Output openings a and one generally in the circumferential direction running seal b. Fig.2 shows parts of three adjacent flats, between which flow channels c and d for alternative Fluid flows between the corrugations e of the flats are limited. These multiples have supplementary grooves or depressions f or imprints that are imprinted at critical points in such a way that there is a rotational or twisting movement in the fluid as it flows along the corrugations. In connection with the general movement of the fluids along the channels, the whole flow pattern gets the "tendency" To be spiral flow. ' . , ^.

Die Ergänzungseinprägungen oder Nuten f können quer zu den Wellungen angeordnet sein, wobei jedes entlang eines schraubenförmigen Bogens geführt ist, wie dies Fig*3 vefanschaulicht. Alternativ dazu können diese zusätzlichen Einprägungen auch in Draufsicht gesehen, gerade oder anderweitig gekrümmt sein.The supplementary impressions or grooves f can transverse to the Corrugations may be arranged, each along a helical Arch is guided, as Fig * 3 illustrates. As an alternative to this, these additional impressions can also be straight or otherwise curved, seen in plan view.

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Eine gerade Form der Nut oder Einprägungen kann leicht während des Pressens dadurch erzielt werden, daß ein Teil der Preßfläche des Preßstempels, welcher die Wellungen einpreßt, entfernt wird, so daß an dieser Stelle das Metall nicht zur vollen Tiefe eingeprägt wird und eine kleine Nut oder Eindrückung verbleibt. Bei der Ausführungsform nach Fig.1 bis Fig.3 erstrecken sich die Hauptwellungen e im wesentlichen senkrecht zwischen dem Eingang und dem Ausgang über die Platte und parallel zu der allgemeinen Strömungsbewegung entlang des Strömungskanals zwischen den Öffnungen.A straight shape of the groove or indentations can easily can be achieved during pressing in that part of the pressing surface of the press ram, which presses the corrugations, is removed, so that the metal at this point is not embossed to the full depth and a small groove or indentation remains. In the embodiment according to Fig.1 to 3, the main corrugations e extend essentially perpendicular between the entrance and the exit across the plate and parallel to the general flow movement along the Flow channel between the openings.

Eine andere Ausführungsförm gemäß Fig.4 zeigt, daß die Wellungen g auch ein wenig zu der allgemeinen Strömungsrichtung geneigt angeordnet sein können. In diesem Falle müssen die Kronen der Wellungen der einen Platte ein klein wenig im Abstand von den tiefsten Stellen der Wellungen der benachbarten Platten entfernt liegen, so daß eine mittlere Strömung von einem Kanal zwischen den Wellungen zum nächsten Kanal eintreteijfeann und eine Vermischung der Teilströme stattfindet.Another embodiment according to FIG. 4 shows that the corrugations g can also be arranged at a slight incline to the general direction of flow. In this case the crowns of the corrugations of one plate must be a little bit apart from the deepest points of the corrugations of the adjacent plates, so that a mean flow of one Entrance to the next channel between the corrugations and mixing of the partial flows takes place.

Wie in Fig.2 kann der Abstand und die Neigung, der Wellungen so gewählt sein, daß die tiefsten Stellen der einen Platten in Fluchtung mit den Kronen der benachbarten Platten liegen,As in Fig.2, the distance and the inclination of the corrugations be chosen so that the deepest points of one of the plates are in alignment with the crowns of the adjacent plates,

so daß die Steifigkeit der Platte und die Aufrechterhaltung des Plattenabstandes durch MnIenbertihrung zwischen den Platten verbessert werden. Wie jedoch zuvor beschrieben, istso that the rigidity of the plate and maintaining it of the plate spacing by means of the inner diameter between the Plates are improved. However, as previously described, is

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in einer Aüöführungsform die Notwendigkeit, daß die tiefsten· und hööfcsten Stellungender Wellungen sich nicht berühren. In diesem Falle" können die zusätzlichen Eintragungen h in MgV5 so vorgesehen sein, daß sie zwischen den Plätten zusammenwirken und den Strömungskanal gegen den Arbeitsdruck aufrecht erhalt en» Alternativ dazu können auch Hilf siiuten f in ⁼ einer solchen"Weise und mit einer solqheh iiefe'vorgesehen sein, daß sie zusätzlich diese Punktion erfüllen«in one embodiment the necessity that the deepest and highest positions of the corrugations do not touch. ", The additional entries h in MgV5 so be provided to cooperate between the flattening and maintaining the flow channel against the working pressure upright s" Alternatively, Help can siiuten f in ⁼ such a "in this case means and iiefe with a solqheh ' be provided that they also fulfill this puncture "

Die Hilfflnuten f können so angeordnet sein, daß sie in benachbarten Strömungskanälen, z»B. in fiten Kanälen c eine Drehbewegung von der gleichen Richtung oder von entgegengesetzter Richtung erzeugen» In ähnlicher Weise können die Hilfsnuten f auch so vorgesehen sein, daß die Drehbewegung gleichzeitig zwei Teilströmen erteilt wird, von denen der eine in dem Kanal c und der andere in den Kanal dfließt, wobei die Strßmungsriehtung und damili die Drallrichtung gleich oder entgegengesetzt sein können:· \ . ^{: ;} ' ' ^?:■' ^: The auxiliary grooves f can be arranged so that they can be found in adjacent flow channels, e.g. generate a rotary movement in fit channels c in the same direction or from the opposite direction Channel d flows, whereby the direction of flow and damili the direction of swirl can be the same or opposite: · \. ^:; '' ^?: ■ ' ^:

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Claims

[] J Plate heat exchanger with a plurality of plates arranged as a stack, which form flow spaces for the heat exchange fluids that are sealed by a peripheral seal and have inlet and outlet openings, the individual. Plates increasing their rigidity. Corrugations on. point, characterized geke η η z "calibration η _e: t ,, - that the ^r corrugations (e, g) are arranged in the actual heat exchange zone in the longitudinal direction between the input and output port (a, a) and additional deformations or embossments.. (t, h) which are inclined at an acute angle to the longitudinal direction of the corrugations so that the partial flows along the flow channels (c) formed between the corrugations are given a rotary or twisting motion.

2. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the additional deformations are provided in the form of small dimples or! Tuten, which extend from the crowns of the corrugations downwards or from its extend upwards at the lowest points.

3 · plate heat exchanger according to claim 2, characterized in that g e k e η η ζ e i c h ne τ that the dimples or grooves in Straight from above.

4. Plate heat exchanger according to claim 1 or 2 or 5 » characterized in that the corrugations (g)

00 98 2 5 /0 46 % ,-..-- -.^ '. 00 98 2 5/0 46%, -..-- -. ^ '.

_ Q -

slightly inclined to the longitudinal direction, the plates run CFig. 4) v

5. Plate heat exchanger according to claim 4 , characterized in that the crowns of the corrugations of one plate are kept at a distance from the deepest points of the corrugations of the adjacent plate by the additional deformations (h).

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