SE533310C2 - Värmeväxlarplatta och värmeväxlare innefattande värmeväxlarplattor - Google Patents

Description

20 25 30 šfiä fördelaktigt t.ex. när de behöver tvättas eller när värmeväxlarens effekt skall ändras. Detta görs genom att helt enkelt lägga till eller ta bort värmeväxlar- plattor vid behov. l en sorts plattvärmeväxlare så innefattar värmeväxlaren en sorts plattor, vil- ka är monterade med varannan platta roterad 180 grader för att bilda två oli- ka vätskekanaler, en kanal för det kylande mediet och en kanal för produkten som skall kylas. En tätning är anordnad mellan varje platta. Ett sådant arran- gemang är kostnadseffektivt och fungerar för många tillämpningar. Varje plat- ta är försedd med åsar och dalar för att å ena sidan åstadkomma en meka- nisk stabilitet och å andra sidan förbättra värmeöverföringen till vätskan. Plat- torna kommer att ligga an mot varandra där plattornas mönster möter var- andra, vilken ökar plattpaketets mekaniska styvhet. Detta är speciellt viktigt när vätskorna har olika tryck. För denna värmeväxlartyp måste området runt inlopps- och utloppsöppningarna anpassas så att de fungerar för båda kana- lerna.

I en värmeväxlarkanal är det fördelaktigt att temperaturfördelningen över ka- nalens bredd är så jämn som möjligt. En ojämn temperaturfördelning kommer att påverka värmeväxlarens verkningsgrad på ett negativt sätt. Detta gäller t.ex. för det fall då en vätska skall värmas. Med en ojämn temperaturfördel- ning så kommer delar av vätskan att värmas mer än tillräckligt samtidigt som delar av vätskan kommer att värmas mindre än nödvändigt. Vid utloppsöpp- ningen så kommer vätskan att blandas vilket innebär att delar av vätskan kommer att kylas ner av vätskan andra del.

Problemet med en ojämn temperaturfördelning finns hos de flesta värrneväx- lare. Detta beror på att inlopps- och utloppsöppningarna är anordnade på ett osymmetriskt sätt med avseende till vänneväxlarens värmeöverföringsyta. l en konventionell värmeväxlare så är inlopps- och utloppsöppningarna anord- nande vid värmeväxlarplattornas höm. På detta sätt så hålls värmeöverfö- 10 15 20 25 30 ringsytan så stor som möjligt. Nackdelen med detta arrangemang är att av- ståndet som vätskan måste strömma skiljer sig över plattans bredd.

Det finns olika kända lösningar till detta problem. Det är vanligt att förbättra flödesfördelningen genom att använda olika typer av mönster i flödeskana- lerna. l större värmeväxlare så används ett speciellt mönster i värmeväxla- rens fördelningsområde och ett annat mönster används i värmeväxlarens värmeöverföringsområde. Syftet med de olika mönstren är att öka tryckfallet genom värmeöverföringskanalen så att vätskan fördelas jämnare. Det är emellertid inte möjligt att öka tryckfallet för mycket. l mindre värmeväxlare är det inte möjligt att ha ett speciellt fördelningsområde beroende på värmeväx- larplattomas storlek. l värmeväxlare som innefattar olika värmeväxlarplattor är det möjligt att ha olika fördelningsmönster för de olika flödeskanalerna.

Detta är inte möjligt för värrneväxlare som endast innefattar en typ av värme- växlarplatta. l ansökan JP 09152127 så visas en värmeväxlare som har värmeväxlarplat- tor med släta områden. Varje värmeväxlarplatta är försedd med tre områden som har ett fiskbensmönster och däremellan två släta områden utan någon form av mönster. Syftet med denna utformning är att tillåta vattenflödet att blandas i de släta områdena så att temperaturfördelningen i värmeväxlaren utjämnas. Denna lösning kan fungera för större värmeväxlare där storleken inte är något problem, men verkar vara relativt platskrävande. De släta om- rådena kommer att minska den effektiva värmeöverföringsytan, vilket gör värmeväxlaren relativt stor. Mönstret är också osymmetriskt på längden vilket kräver en utformning av värmeväxlaren med två plattor.

Dessa lösningar kan fungera i vissa applikationer, men de uppvisar ändå vis- sa nackdelar. Det finns därför plats för förbättringar.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN 10 15 20 25 30 Lil till M ElJ ...a ti? Ett syfte med uppfinningen är således att tillhandahålla en värmeväxlarplatta som möjliggör en värmeväxlare med en förbättrad flödesfördelning. Ett ytter- ligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en värmeväxlare som har en förbättrad flödesfördelning.

Lösningen på problemet enligt uppfinningen finns angiven i den känneteck- nande delen av kravet 1. Kraven 2 till 6 innehåller föredragna utföringsforrner av värmeväxlarplattan. Krav 7 innehåller en föredragen värmeväxlare och kraven 8 till 12 innehåller föredragna utföringsfonner av värmeväxlaren.

Med en värmeväxlarplatta, där plattan är försedd med en värmeöverförings- yta med ett korrugerat mönster med ett flertal åsar och dalar, och där värme- växlarplattan innefattar en diagonal öppen fördelningsstödsektion och en di- agonal sluten fördelningsstödsektion placerade mellan ett diagonalt öppet respektive slutet spår och värmeöverföringsytan, samt en diagonal öppen adiabatisk stödsektion och en diagonal sluten adiabatisk stödsektion place- rade mellan det öppna respektive slutna diagonala spåret och ett öppnings- hål, uppnås syftet med uppfinningen genom att värmeväxlarplattan även in- nefattar en transferledning mellan den diagonala öppna fördelningsstödsek- tionen och värmeöverföringsytan och en förbiledning mellan den diagonala slutna fördelningsstödsektionen och värmeöverföringsytan.

Med denna första utföringsforrn av värrneväxlarplattan, så erhålles en vär- meväxlarplatta som möjliggör en förbättrad flödesfördelning i en värmeväxla- re. På detta sätt så kan värmeväxlarens verkningsgrad förbättras. Mer be- stämt så möjliggör uppfinningen en jämn flödesfördelning över värrneöverfö- ringspassagens hela bredd i en plattvärrnevåxlare. Detta uppnås genom att en förbiledningspassage skapas i värmeväxlarens flödeskanaler, vilken tillå- ter vätskan att strömma in i värmeöverföringspassagen över hela vårmeväx- larens bredd. Områden i vilka ingen vätska kan flöda eller i vilka strömnings- hastigheten är noll kan därmed undvikas. 10 15 20 25 30 l en fördelaktig vidareutveckling av den uppfinningsenliga värmeväxlarplattan så är förbiledningen bredare än transferledningen. Fördelen med detta är att öppningar skapas från förbiledningspassagen in i värmeöverföringspassa- gen, vilka har ett relativt lågt tryckfall. Detta tillåter vätskan att flöda från förbi- ledningspassagen in ivärmeöverföringspassagen på ett enhetligt sätt.

I en fördelaktig vidareutveckling av den uppfinningsenliga värmeväxlarplattan så har transferledningen och förbiledningen en höjd som är hälften av det korrugerade mönstrets pressdjup. Fördelen med detta är öppningen från för- biledningspassagen in i värmeöverföringspassagen kan optimeras, så att flödesfördelning i värmeväxlaren kan förbättras ytterligare. l en uppfinningsenlig vänneväxlare så innefattar värmeväxlaren en transfer- passage mellan en adiabatisk passage och värmeöverföringspassagen, och en förbiledningspassage mellan en kanalpackning och värmeöverföringsytan.

Detta möjliggör en förbättrad värmeväxlare med förbättrad verkningsgrad.

Med denna första utföringsforrn av värmeväxlaren, så erhålles en värmeväx- lare vilken möjliggör en förbättrad flödesfördelning. Detta åstadkommes ge- nom att förbiledningspassagen tillåter vätska att strömma in i värmeöverfö- ringspassagen över hela värmeväxlarens bredd. Områden i vilka ingen väts- ka kan flöda eller i vilka strömningshastigheten är noll kan därmed undvikas. l en ytterligare fördelaktig vidareutveckling av den uppfinningsenliga värme- växlaren så sträcker sig ett kantområde vid en värmeväxlarplattas värme- överföringsyta över förbiledningen på en annan värmeväxlarplatta. Detta är fördelaktigt genom att relativt stora öppningar skapas i förbiledningspassa- gen, vilka tillåter vätskan som flödar i förbiledningspassagen att strömma in i värmeöverföringspassagen med ett relativt lågt tryckfall. Det förbättrade strömningsegenskaperna förhindrar strömningsområden med en låg ström- ningshastighet i värmeöverföringspassagen. Hela värrneväxlarens värme- 10 15 20 25 30 överföringspassage kan därmed användas för värmeöverföring mellan vär- meväxlarens två flödeskanaler.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen kommer att beskrivas mera i detalj i det följande, med hänvis- ning till de utföringsfomier som visas på de bifogade ritningarna, där: Fig. 1 visar en första utföringsform av en värmeväxlarplatta enligt uppfin- ningen, Fig. 2 visar en andra utföringsform av en värmeväxlarplatta enligt uppfin- ningen, Fig. 3 visar en detalj av värmeväxlarplattan enligt Fig. 2, Fig. 4 visar en del av en värrneväxlare enligt uppfinningen.

SÄTT FÖR UTÖVANDE AV UPPFINNINGEN De utföringsformer av uppfinningen med ytterligare vidareutvecklingar som beskrivs i det följande skall enbart betraktas som exempel och utgör på inget sätt begränsning av det skyddsomfång som ges av patentkraven.

Nedan beskrivs den uppfinningsenliga värmeväxlarplattan och den uppfin- ningsenliga värmeväxlaren. I figurerna 1 till 3 visas värrneväxlarplattorna och i figur 4 visas en del av en värmeväxlare.

Fig. 1 visar en första utföringsform av en värmeväxlarplatta enligt uppfinning- en. Värmeväxlarplattan är avsedd för att användas i värmeväxlare avsedda för allmänna uppvärmnings- och nedkylningsändamål av olika vätskor i indu- strln. Värmeväxlarplattan 1 innefattar fyra öppningshål 2, 3, 4, 5 som kommer 10 15 20 25 30 att utgöra antingen inlopps- eller utloppsöppningar i värmeväxlaren. Den vi- sade värmeväxlarplattan är utfonnad på så sätt att en platt-typ är tillräcklig för att montera samman en värmeväxlare. Varannan värmeväxlarplatta vänds därmed upp och ner med avseende på den horisontella axeln 10 så att olika flödeskanaler erhålles när vänneväxlaren är monterad. På detta sätt så kommer mönstren att samverka genom att ena plattans mönster kommer att ligga an mot den andra plattans mönster så att ett flertal mellanliggande kon- taktpunkter skapas.

Värmeväxlarplattan innefattar även en korrugerad värmeöverföringsyta 6 med ett korrugerat mönster innefattandes åsar 7 och dalar 8. Det korrugera- de mönstret kan ha olika utformningar. En vanlig mönsterutformning är ett sâ kallat fiskbensmönster, i vilket korrugeringama uppvisar en eller flera rikt- ningsändringar. En enkel form av ett fiskbensmönster är ett V-mönster. l det visade exemplet så innefattar det korrugerade mönstret raka längsgående korrugeringar. Den korrugerade ytans mönster, d.v.s. åsarna 7 och dalarna 8, är vinklat med avseende på värmeväxlarplattans längdaxel 9. l detta ex- empel så byter det korrugerade mönstret riktning vid värmeväxlarens hori- sontella axel 10 så att mönstret är spegelvänt med avseende på den horison- tella axeln 10. Beroende på det använda mönstret så kan mönstret vara an- tingen spegelvänt med avseende på axeln 10 eller inte. Områdena utanför värrneöverföringsområdet, d.v.s. inlopps- och utloppsöppningsområdena, är i de visade exemplen alltid spegelvända.

Vinkeln or med vilken det korrugerade mönstret lutar med avseende på längdaxeln 9 kan väljas beroende på det användningsområde för vilket vär- meväxlaren är avsedd. Vinklar i området mellan 20 och 70 grader är före- dragna. En större vinkel a ger ett högre tryckfall i flödeskanalema, medan en mindre vinkel u ger ett lägre tryckfall i flödeskanalerna. För värmevåxlarpiat- tan visad i Fig. 1 är vinkeln u 30 grader. För värmeväxlarplattan visad i Fig. 2 är vinkeln cx 60 grader. 10 15 20 25 30 315 Nära varje öppningshål, mellan öppningshålet och värmeöverföringsytan finns ett adiabatiskt överföringsområde. Ett överföringsområde innefattar ett diagonalt spår, en diagonal adiabatisk stödsektion och en diagonal fördel- ningsstödsektion. Överföringsområdet mellan öppningshålet 2 och värme- överföringsytan kallas i detta exempel för det öppna området, eftersom väts- ka kan strömma över detta omrâde genom den aktiva flödeskanalen. Överfö- ringsområdet mellan öppningshålet 5 och värmeöverföringsytan kallas i detta exempel för det slutna området, eftersom detta område avgränsas av den aktiva flödeskanalens packning.

Det övre öppna adiabatiska fördelningsområdet 11 är dänned placerat mel- lan öppningshålet 2 och vänneöverföringsytan 6 det övre slutna adiabatiska området 12 är placerat mellan öppningshålet 5 och värmeöverföringsytan 6.

Det övre öppna adiabatiska området 11 innefattar ett diagonalt öppet spår 13, en diagonal öppen fördelningsstödsektion 14 och en diagonal öppen adi- abatisk stödsektion 15. Det övre slutna adiabatiska området 12 innefattar ett diagonalt slutet spår 16, en diagonal sluten fördelningsstödsektion 17 och en diagonal sluten adiabatisk stödsektion 18. Stödsektionema innefattar utstå- ende stödklackar.

De diagonala spåren är anpassade för att mottaga en packning vilken an- vänds för att avgränsa en flödeskanal. Ett diagonalt spår kan inkludera eller inkluderar inte en packning, beroende på flödeskanalen skapad mellan vär- meväxlarplattorna. l Fig. 3 så visas den övre änden och den nedre änden av värmeväxlarplattan. Övre ände och nedre ände är bara relativa begrepp och hänvisar till en position i vilken vämreväxlarplattan kan användas. De an- vänds i denna beskrivning för att särskilja de två ändama.

I Fig. 3 är en kanalpackning 20 placerad i packningsspåret runt värmeöverfö- ringsytan så att en första flödeskanal erhålles när en andra vänneväxlarplatta är monterad till den första värmeväxlarplattan. I Fig. 4 så visas både första och andra flödeskanaler. Packningsspåret stöds av stödsektioner präglade i 10 15 20 25 30 Ul lliJl DJ CCI .a fi: (O värmeväxlarplattan. Stödklackarna i en sektion ligger an mot områdena mel- lan stödklackarna i en annan sektion när värmeväxlarplattorna är monterade i värmeväxlaren. En öppningspackning 23 avgränsar det passiva öppningshå- let 4.

I det övre öppna adiabatiska området 11 så är den diagonala fördelnings- stödsektionen 14 placerad mellan värmeöverföringsytan 6 och det diagonala spåret 13, och den diagonala adiabatiska stödsektionen 15 är placerad mel- lan det diagonala spåret 13 och öppningshålet 2. Den diagonala adiabatiska stödsektionen 15 är viktig för att stabilisera både det övre adiabatiska områ- det 11 och det diagonala spåret 13. Den diagonala fördelningsstödsektion 14 är viktig för att stabilisera det diagonala spåret 13. Stödklackarna kan ha oli- ka former, tex. fyrkantiga, rektangulära, eller runda, men är utformade för att låta vätskan i flödeskanalen strömma från öppningen till värrneöverförings- passagen med en minimal flödesbegränsning, d.v.s. tryckfallet genom den adiabatiska överföringspassagen skall vara så lågt som möjligt, samtidigt som de ger ett tillräckligt stöd till det diagonala spåret.

Ett liknande, nedre öppet adiabatiska fördelningsområde 30 är placerat i den nedre delen av värmeväxlarplattan, mellan öppningshålet 3 och värmeöverfö- ringsytan. Det nedre adiabatiska fördelningsområdet innefattar en nedre transferledning 31, en diagonal öppen fördelningsstödsektlon 34, ett diago- nalt spår 33 och en diagonal öppen adiabatisk stödsektion 35. l det övre slutna adiabatiska fördelningsområdet 12 så är den diagonala för- delningsstödsektionen 17 placerad mellan värmeöverföringsytan och det dia- gonala spåret 16, och den diagonala adiabatiska stödsektionen 18 är place- rad mellan det diagonala spåret 16 och öppningshålet 5. Den diagonala adi- abatiska stödsektionen 18 är viktig för att stabilisera både det adiabatiska överföringsområdet 12 och det diagonala spåret 16. Den diagonala fördel- ningsstödsektion 17 är viktig för att stabilisera det diagonala spåret. Stöd- klackarna kan ha olika former men är utformade för att låta vätskan i flödes- 10 15 20 25 30 533 3113 10 kanalen strömma från öppningen till vänneöverföringspassagen med en mi- nimal flödesbegränsning, d.v.s. tryckfallet genom den adiabatiska överfö- ringspassagen skall vara så lågt som möjligt. Ett liknande, nedre slutet adia- batiskt fördelningsområde är placerat i den nedre delen av värmeväxlarplat- tan, mellan öppningshålet 4 och värmeöverföringsytan.

Pressdjupet för vänneväxlarplattans mönster kan varieras mellan olika sek- tioner av plattan. l det visade exemplet så är det övre öppna adiabatiska överföringsområdet 11 inkluderande det diagonala spåret 13 präglat med hela pressdjupet. Det adiabatiska överföringsområdet kommer därmed att inbegripa en första norrnalhöjd där de utstående stödklackama i den diago- nala fördelningsstödsektionen 14 och den diagonal adiabatiska stödsektio- nen 15 har en höjd av hela pressdjupet.

Det övre slutna adiabatiska överföringsomrâdet 12 inkluderande det diagona- la spåret 16 är likaledes präglat med hela pressdjupet. Stödklackarna har en höjd av hela pressdjupet. l det visade exemplet så är områdena mellan stöd- klackarna i det adiabatiska området 12 försedda med kanter präglade till hal- va höjden för att öka stödsektionernas 17, 18 styvhet. Några stödklackar är likaledes försedda med halvhöga förstärkningspräglingar. Dessa halvhöga förstärknlngspräglingar kan användas för att förstyva det övre slutna adiaba- tiska överföringsområdet eftersom denna sida av det adiabatiska överfö- ringsområdet inte kommer att ingå i en flödeskanal. Kanterna kommer där- med inte att störa vätskeflödet i någon av flödeskanalerna.

Stödklackarna kan ha olika former. Deras huvuduppgift är att stabilisera de adiabatiska överföringsområdena och värrneväxlarens diagonala spår. Ge- nom att använda stödklackar som är separerade från värrneöverföringsytans korrugerade mönster så erhålles en likformig och förbättrad styvhet hos de diagonala spåren. De adiabatiska överföringsområdena kommer att utgöra en adiabatisk yta när vänneväxlarplattan är monterad i en värrneväxlare, ef- 10 15 20 25 30 DJ ...II 121 11 tersom de adiabatiska överföringsområdena inte ingår i värmeöverföringen mellan de två vätskorna i detta område.

Mellan den diagonala öppna fördelningsstödsektionen 14 i det övre adiaba- tiska överföringsomrâdet 11 och värmeöverföringsytan 6 finns en |ängsgàen~ de övre transferledning 21 som bildar en transferpassage i flödeskanalen skapad av två värmeväxlarplattor. Den övre transferledning 21 fungerar som en övergångssektion mellan det adiabatiska överföringsområdets 11 mönster och värmeöverföringsytans mönster. Transferledningen har i detta exempel en höjd som är halva pressdjupet. Det är också möjligt att låta transferled- ningen ha en höjd av ett helt pressdjup. l vilket fall är det viktigt att transfer- passagen skapad mellan två värmeväxlarplattor erhåller en höjd av ett helt pressdjup.

En värmeväxlarplattas framsida och en annan värmeväxlarplattas baksida används för att bilda en flödeskanal, och dänned bildas en transferpassage mellan transferledningen 21 och baksidan av en annan värmeväxlarplatta.

För att erhålla en transferpassage som har en höjd av ett helt pressdjup är det viktigt att de två motsvarande vänneväxlarplattomas ytor har lämpliga höjder.

Den övre transferledningen skapar en transferpassage i en flödeskanal och låter vätskan i en flödeskanal strömma in i värmeöverföringspassagens kors- korrugerade mönster på ett likformigt sätt samtidigt som störningar från den diagonala fördelningsstödsektionen 14 minimeras. På detta sätt så stöds det diagonala spåret 13 på ett jämnt sätt samtidigt som ett jämnt flöde in i vär- meöverföringspassagen erhålles. l kända värmeväxlare, där värmeöverfö- ringsytans åsar och dalar sträcker sig ända fram till den diagonala packning- en, kommer det diagonala packningsspåret att vara mindre styvt eftersom det diagonala packningsspårets stöd är osymmetriskt. Användandet av en trans- ferledning kommer därmed att förbättra flödesfördelningen när packnings- stödklackar används. 10 15 20 25 30 Eftersom områdena vid värmeväxlarplattans inlopps- och utloppsöppníngar är spegelvända med avseende till den horisontella axeln så skapas även en nedre transferledning 31 vid utloppsöppningen 3. Denna nedre transferled- ning skapar en nedre transferpassage som låter vätska från värmeöverfö- ringspassagen strömma in i utloppsöppningen på ett jämnt sätt, eftersom transferpassagen låter trycket jämnas ut innan vätskan strömmar in i den nedre adiabatiska transferpassagen.

Mellan den diagonala slutna fördelnlngsstödsektionen 17 och värmeöverfö- ringsytan 6 är även en längsgående övre förbiledning 22 anordnad. Den övre förbiledningen 22 har i detta exempel en höjd av ett halvt pressdjup, såsom den övre transferledningen. Detta skapar förbiledningspassager på båda si- dor om värmeväxlarplattan, d.v.s. i båda flödeskanalerna, vilka har en höjd av ett helt pressdjup. Särskilt för transferlednlngen är det viktigt att den er- hållna förbiledningspassagen har en höjd av ett helt pressdjup. Förbiledning- ens verkliga höjd kommer därmed att samverka med den motsvarande ytan på den andra värmeväxlarplattan när förbiledningspassagen skapas. Den övre förbiledningen skapar en övre förbiledningspassage i en flödeskanal skapad av två värmeväxlarplattor. Den övre förbiledningspassagen kommer att tillåta vätska från inloppet att strömma in i hela värmeöverförings- passagens kors-korrugerade mönster. Vätskan kommer att strömma in i för- biledningspassagen vilken uppvisar ett lågt tryckfall. Från förbiledningspas- sagen så strömmar vätskan in i värmeöverföringspassagens kors- korrugerade mönster. På detta sätt så kommer hela värmeöverförings- passagens yta iflödeskanalen att användas till värmeöverföring.

Användandet av en förbiledningspassage kommer därmed att möjliggöra för vätskan att strömma in i värmeöverföringspassagen på ett homogent sätt.

Eftersom strömningsmotståndet i värmeöverföringspassagen är mycket hög- re än i förbiledningspassagen så kommer värmeväxlarens flödesfördelning att förbättras. Detta möjliggör för den del av det kors-korrugerade mönstret 10 15 20 25 30 533 318 13 närmast öppningshålet 5, d.v.s. den inloppssektion i värmeöverföringspassa- gen som är längst bort från inloppsöppningen, att användas på ett effektivt sätt.

Eftersom värmeväxlarplattans inlopps- och utloppsöppningsområden är spe- gelvända med avseende till den horisontella axeln så erhålles även en nedre förbiledning 32 vid utloppsöppningen. Denna förbiledning skapar en nedre förbiledningspassage som möjliggör för vätskan från det område i det kors- korrugerade mönstret som är närmast öppningshålet 4, d.v.s. den utlopps- sektion i värmeöverföringspassagen som är längst bort från utloppsöppning 3, att användas på ett effektivt sätt.

Bredden på en transferledning är fördelaktigt i samma storleksordning bred- den på en ås i värmeöverföringsytan. Den övre transferledningen bildar en övergång från den diagonala fördelningsstödsektionen 14 till värmeöverfö- ringsytan. Bredden på transferledningen väljs så att den möjliggör för vätskans tryck att jämnas ut i transferpassagen före det att vätskan strömmar in i värmeöverföringspassagen. Om transferlednings bredd är för smal så kommer flödet längs transferpassagen att begränsas. Med en tillräckligt bred transferledning så kan flödesskillnaderna iden diagonala fördelningsstödsek- tionen jämnas ut.

Bredden på en transferledning eller en förbiledning mäts i den position där avståndet mellan den diagonala fördelningsstödsektionens mönster och vär- meöverföringsytan är som minst. Den smalaste sektionen i en ledning kom- mer att bestämma tryckfallet i motsvarande passage.

Bredden på en förbiledning är fördelaktigt bredare än bredden på en transfer- ledning för att möjliggöra för vätskan att strömma in i värmeöverföringspas- sagen från en förbiledningspassage med ett relativt lågt tryckfall. Detta är särskilt viktigt för en värmeväxlarplatta där det korrugerade mönstret på vär- meöverlöringsytan har en vinkel som är i samma storleksordning som förbi- 10 15 20 25 30 5533 14 ledningens vinkel med avseende till Iängdaxeln. Ett sådant exempel kan ses i Figurerna 2 och 3. Här löper en äs 24 i det korrugerade värmeöverförings- mönstret parallellt med den övre förbiledningen 22. När två värmeväxlarplat- tor monteras samman för att bilda en flödeskanal så skapas en övre förbiled- ningspassage 122 mellan den övre förbiledningen 22 och baksidan an en plattas nedre transferledning 31. Vätskan som skall strömma in ivärmeöver- föringspassagen från förbiledningspassagen måste därmed strömma in i värmeöverföringspassagen genom öppningarna skapade mellan åsen 24 och det korrugerade mönstrets kantområde 25. Det är därför viktigt att det korru- gerade mönstrets kantområde på en vänneväxlarplatta sträcker sig över för- biledningen. I det visade exemplet så har förbiledningen en höjd av ett halvt pressdjup. När åsarna i kantomràdet 25 sträcker sig in i och över förbiled- ningen så bildas tillräckligt stora öppningar in i värmeöverföringspassagen.

På detta sätt så tillåter öppningama skapade mellan åsen 24 och kantområ- det 25 vätskan att strömma genom öppningarna in i värmeöverföringspassa- gen med ett reducerat tryckfall. Bredden på förbiledningen är fördelaktigt i storleksordningen dubbelt så bred som transferledningen och år dimensione- rad beroende på värmeväxlarens användning och på värmeväxlarplattans storlek.

Förbiledningen hjälper till att fördela vätskeflödet till hela värmeöverförings- passagen på ett effektivt sätt. På kända värmeväxlarplattor så slutar det kor- rugerade mönstret vid det diagonala tätningsspåret, vilket betyder att det kors-korrugerade mönstret kan sluta direkt mot packningen. Området nära packningen, d.v.s. vilket är längst ifrån inloppsöppningen, kommer därmed att uppvisa en långsam vätskeströmningshastighet och kommer därmed att ha en dålig värmeöverföring. Genom att införa förbiledningen och individuella stödklackar i den diagonala fördelningsstödsektionen så erhålles en förbätt- rad flödesfördelning i värmeväxlarens flödeskanal. Detta innebär att tryckfal- let genom värmeöverföringspassagen kommer att vara väsentligen lika över hela värmeväxlarens bredd. Tryckfallet genom förbiledningspassagen är rela- tivt litet, särskilt jämfört med tryckfallet genom värmeöverföringspassagen. 10 15 20 25 30 Eflíå Lï l Erll DJ 15 På samma sätt finns en nedre förbiledning 32 i området nära utloppsöpp- ningen 3. Denna förbiledning hjälper till att skapa en förbiledningspassage vid utloppet som möjliggör att hela plattans värmeöverföringsyta kan använ- das på ett effektivt sätt. l kända värmeväxlare så uppvisar området längst bort från utloppsöppningen en långsam strömningshastighet vilket ledet till att detta omrâde har en dålig värmeöverföring.

I Fig. 4 visas en del av en vänneväxlare som innefattar fyra värmeväxlarplat- tor. Mellan värmeväxlarplattoma skapas flödeskanaler. Varje flödeskanal transporterar antingen en första vätska eller en andra vätska. l det visade exemplet så transporterar flödeskanalerna 101 och 301 en första vätska och flödeskanalen 201 transporterar en andra vätska. l det visade exemplet så är flödeskanalerna 101 och 201 använda i ett motströms flödesarrangemang, d.v.s. flödet genom flödeskanal 101 strömmar i motsatt riktning jämfört med flödeskanal 201. En komplett värmeväxlare innefattar ett flertal värmeväxlar- plattor, en främre platta och en bakre platta. Den främre och den bakre plat- tan (ej visade) kommer att stabilisera värrneväxlaren och kommer även att tillhandahålla anslutningsanordningar för anslutningen av värmeväxlaren.

Varje flödeskanal definieras av en packning 120, 220, 320 som avgränsar flödeskanalen mellan värmeväxlarplattoma. Packningen tillverkas normalt i ett stycke med förbindningsdelar mellan packningarna. Packningarna 123, 124, 223, 224, 323, 234 tätar öppningarna som inte är aktiva i respektive flö- deskanal. l flödeskanal 101 är öppning 102 en aktiv inloppsöppning och öpp- ning 103 är en aktiv utloppsöppning. I flödeskanal 201 är öppning 204 en aktiv inloppsöppning och öppning 205 är en aktiv utloppsöppning. l flödeska- nal 301 är öppning 302 en aktiv inloppsöppning och öppning 303 är en aktiv utloppsöppning.

Den första vätskan strömmar in i flödeskanal 101 genom inloppsöppning 102.

Vätskan passerar genom den övre adiabatiska passagen 111 och delar av 10 15 2D 25 30 ïš 3 3 'i i! 16 vätskan fördelas genom den övre transferpassagen 121 in i värmeöverfö- ringspassagen 106. Delar av vätskan kommer att strömma genom den övre förbiledningspassagen 122 in i värmeöverföringspassagen 106. Användandet av en övre transferpassage 121 förbättrar flödesfördelningen av vätskan som passerar direkt från den övre adiabatiska passagen in i värmeöverförings- passagen. Användandet av en övre förbiledningspassage ökar flödesfördel- ningen över hela värmeöverföringspassagen. När vätskan har passerat ge~ nom hela värmeöverföringspassagen så strömmar vätskan ut genom ut- loppsöppning 103. Delar av vätskan passerar genom den nedre transferpas- sagen 131 och den nedre adiabatiska passagen 130 in till utloppsöppningen 103. Den andra delen av vätskan passerar genom den nedre förbilednings- passagen 132 och genom den nedre adiabatiska passagen 130 in till ut- loppsöppningen 103. Användandet av en nedre förbiledningspassage tillåter delar av väskan att passera genom förbiledningspassagen. Detta möjliggör en förbättrad flödesfördelning över hela värmeöverföringspassagens bredd i värmeväxlaren, vilket i sin tur förbättrar verkningsgraden för värmeväxlarens värmeöverföring.

Den andra vätskan strömmar in i flödeskanal 201 genom inloppsöppning 204 beroende på motströmsarrangemanget. Vätskan passerar genom den nedre adiabatiska passagen 230 och delar av vätskan fördelas genom den nedre transferpassagen 232 in i värmeöverföringspassagen 206. Delar av vätskan kommer att strömma genom den nedre förbiledningspassagen 233 in i vär- meöverföringspassagen 206. Användandet av en transferpassage 232 för~ bättrar flödesfördelningen av vätskan som passerar direkt från den adiabatis- ka passagen in l värmeöverföringspassagen. Användandet av en förbiled- ningspassage 233 ökar flödesfördelningen över hela värmeöverföringspas- sagen. När vätskan har passerat genom hela värmeöverföringspassagen så strömmar vätskan ut från flödeskanalen genom utloppsöppning 205. Delar av vätskan passerar genom den övre transferpassagen 221 och den övre adia- batiska passagen 211 in till utloppsöppningen 205. Den andra delen av väts- kan passerar genom den övre förbiledningspassagen 227 och den övre adi- 10 15 17 abatiska passagen 211 in till utloppsöppningen 205. Användandet av en för- biledníngspassage tillåter delar av väskan att passera genom förbilednlngs- passagen. Detta möjliggör en jämnare flödesfördelning över hela värmeöver- föringspassagens bredd i värmevåxlaren, vilket i sin tur förbättrar verknings- graden för värrneväxlarens vårmeöverföring.

Flödet genom flödeskanal 301 är detsamma som för flödeskanal 101. Detta upprepas sedan för alla flödeskanaler i värmeväxlaren. Antalet flödeskanaler, d.v.s. antalet vårmeväxlarplattor, i värmeväxlaren bestäms av värmeväxla- rens önskade värmeöverföringskapacitet.

Uppfinningen skall ej betraktas som begränsad till de ovan beskrivna utfö- ringsformerna, ett antal av ytterligare varianter och modifikationer är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven. I ett exempel kan ett annat mönster på det diagonala fördelningsstödsektionen användas i värmeväxla- rens Kassetter. 10 15 20 25 30 18 HÄNVISNINGSBETECKNINGAR TEKNIKENS STÅNDPUNKT: gseæzlesaæsewff ~Å -L .- -_\ F? ...s 9? »Å :É- _; .Vi -_\ 9? _\ 21 -s P? ...x S? N F? h) _: N N N 9? N å? N 9* w 9 03 ...x o: N wc» ñS-r? Värmeväxlarplatta Öppningshål Öppningshål Öppningshål Öppningshål Värmeöverföringsyta Ås Dal Längdaxel Horlsontell axel Övre öppet adiabatiskt område Övre slutet adiabatiskt område Diagonalt öppet spår Diagonal öppen fördelningsstödsektlon Diagonal öppen adiabatisk stödsektion Diagonalt slutet spår Diagonal sluten fördelningsstödsektion Diagonal sluten adlabatisk stödsektion Fördjupningar Kanalpackning Övre transferledning Övre förbiledning Öppningspackning Ås Kantområde Nedre öppet adiabatiskt område Nedre transferlednlng Nedre förbiledning Diagonalt öppet spår Diagonal öppen fördelningsstödsektion 10 15 20 25 30 35: 101: 102: 103: 104: 105: 106: 111: 120: 121: 122: 123: 124: 130: 131: 132: 201: 202: 203: 204: 205: 206: 211: 220: 221: 222: 223: 224: 230: 231: 533 3fäffi 19 Diagonal öppen adiabatisk stödsektion Flödeskanal Öppningshål Öppningshål Öppningshål Öppningshål Värmeöverföringspassage Övre adiabatisk passage Kanalpackning Övre transferpassage Övre förbiledningspassage Öppningspackning Öppningspackning Nedre adiabatisk passage Ned re transferpassage Nedre förbiledningspassage F Iödeskanal Öppningshåi Öppningshål Öppningshål Öppningshål Värmeöverföringspassage Övre adiabatisk passage Kanalpackning Övre transferpassage Övre förbiledningspassage Öppningspackning Öppningspackning Nedre adiabatisk passage Nedre transferpassage 232: 301 : 302: 303: 320: 323: 324: 20 Nedre förbiledningspassage Flödeskanal Öppningshål Öppningshål Kanalpackning Öppningspackning Öppningspackning

Claims (1)

PATE NTKRAV

1. Värmeväxlarplatta, där plattan (1) är försedd med en värmeöverfö- 10 15 20 25 30 ringsyta (6) med ett korrugerat mönster med ett flertal åsar (7) och da- lar (8), och där värmeväxlarplattan (1) innefattar ett öppet adiabatiskt fördelningsområde (11) placerat mellan ett öppningshål (2) och vär- meöverföringsytan (6), och ett slutet adiabatiskt område (12) placerat mellan ett öppningshål (5) och värrneöverföringsytan (6), där det öpp- na adiabatiska fördelningsområdet (11) innefattar en diagonal öppen fördelningsstödsektion (14) placerade mellan ett diagonalt öppet spår (13) och värmeöverföringsytan (6), samt en diagonal öppen ad iabatisk stödsektion (15) placerade mellan det öppna diagonala spåret (13) och öppningshålet (2), där det slutna adiabatiska området (12) innefat- tar en diagonal sluten fördelningsstödsektion (17) placerade mellan ett diagonalt slutet spår (16) och värmeöverföringsytan (6), samt en dia- gonal sluten adiabatisk stödsektion (18) placerade mellan det slutna diagonala spåret (16) och öppningshålet (5), k ä n n e t e c k n a d a v att värmeväxlarplattan även innefattar en transferledning (21) mellan den diagonala öppna fördelningsstödsek- tionen (14) och värmeöverföringsytan (6) och en förbiledning (22) mel- lan den diagonala slutna fördelningsstödsektion (17) och värmeöverfö- ringsytan (6). . Värmeväxlarplatta enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att förbi- ledningen (22) är bredare än transferledningen (21), . Värmeväxlarplatta enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att transferledningen (21) är belägen närmare inloppshålet (2) än vad för- biledningen (22) är. . Värrneväxlarplatta enligt krav 1 till 3, k ä n n e t e c k n a d a v att transferledningen (21) och förbiledningen (22) har en höjd som är hälf- ten av pressdjupet för det korrugerade mönstret. 10 15 20 25 .Värmeväxlarplatta enligt något av kraven 1 till 4, k ä n n e t e c k n a d a v att värmeöverföringsytans (6) korrugerade mönster innefattar raka längsgående korrugeringar. .Vänneväxlarplatta enligt något av kraven 1 till 5, k ä n n e t e c k n a d a v att vinkeln för värmeöverföringsytans (6) korrugerade mönster har en vinkel mellan 20 och 70 grader med av- seende på den längdaxeln (9). _ Värmeväxlare innefattandes ett flertal värmeväxlarplattor enligt något av kraven 1 till 6. _ Värrneväxlare enligt krav 7, där värmeväxlaren innefattar en inlopps- öppning (102, 204), en utloppsöppning (103, 205) och däremellan en värmeöverföringspassage (106, 206) med ett kors-korrugerat mönster, k ä n n e t e c k n a d a v att värrneväxlaren även innefattar en trans- ferpassage (121, 221) mellan en adiabatisk passage (111, 211) och värmeöverföringspassagen (106, 206), samt en förbiledningspassage (122, 222) mellan en kanalpackning (120, 220) och värmeöverförings- passagen (106, 206). . Värmeväxlare enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att förbiled- ningspassagen (122, 222) är bredare än transferpassagen (121, 221). 10.Värmeväxlare enligt något av kraven 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d a v att transferpassagen (121) erhålles mellan en värmeväxlarplattas övre transferledning (21) och baksidan av den nedre förbiledningen (32) hos en roterad värmeväxlarplatta. 11.Väm1eväxlare enligt något av kraven 8 till 10, k ä n n e t e c k n a d a v att förbiledningspassagen (122) erhålles mellan en värmeväxlarplattas övre förbiledning (22) och baksidan av den nedre transferledningen (31) hos en roterad värmeväxlarplatta. å? ~,_ ¿,7\¿_ f; 12.VärmeväxIare enligt något av kraven 8 till 11, k ä n n e t e c k n a d a v att ett kantområde (25) vid en värmeväx- larpiattas värmeöverföringsyta (6) sträcker sig över förbiledningen (22) på en annan värmeväxlarplatta iförbiledningspassagen (122).