SE466171B - Plattfoeraangare daer aatminstone den ena plattan i en foeraangningspassage aer uppdelad i faelt anordnade bredvid varandra mellan plattans laangsidor, vilka faelt uppvisar sinsemellan olika korrugeringsmoenster saa att stroemningsmotstaandet successivt minskar fraan ena sidan till den andra - Google Patents

Description

466 171 2 10 15 25 30 35 På grund av att de kända värmeöverföringsplattorna har ett och samma slags korrugeringsmönster över sina värmeöverföringspartier.och därmed i varje förångningspassage förorsakar ett lika stort strömningsmotstånd per längdenhet av varje strömningsväg för vätska och genererad ånga blir det totala strömningsmotståndet störst utefter den längsta strömningsvägen.

Följaktligen passerar minst vätska och ånga denna väg. Detta leder till att alla delar av vätskan ej utsätts för samma värmebehandling och att risk för torrkokning föreligger utefter den längsta strömningsvägen, framför allt i närheten av inloppet för det värmande fluidet. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att öka effektiviteten hos en plattvärmeväxlare av det inledningsvis beskrivna slaget och att åstad- komma en jämnare kvalitet hos utgående vätska och genererad ånga.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen därigenom att i varje förång- ningspassage i närheten av dettas inlopp för vätska uppvisar åtminstone den ena värmeöverföringsplattan ett antal fält med olika korrugerings- mönster anordnade bredvid varandra mellan värmeöverföringsplattans vertikala sidor; varvid_värmeöverfiöringsplattornas.åsamyochsdalarfi, området för nämnda fält'bildar'olika vink1ar*med huv&dströmníngs~ "^ riktningen för vätska i förångningspassagerna; vilka vinklar är så valda att åsarna och dalarna till följd av sina olika riktningar samverkar till att i varje förångningspassage åstadkomma ett strömningsmotstånd för vätskan i dennas huvudströmningsriktning; vilket minskar successivt från nämnda ena till nämnda andra vertikala sidor av värmeöverförings- plattorna.

Det är förut känt att värmeövergången mellan var och en av två värme- överföringsplattor och ett värmeväxlingsfluidum; som'strömmar genom en passage mellan plattorna; påverkas av hur mot varandra anliggande korru- geringsåsar hos värmeöverföringsplattorna korsar varandra och sträcker sig i förhållande till huvudströmningsriktningen för värmeväxlings- fluidet. Om åsarna korsar varandra med en trubbig vinkel; som är vänd mot fluidets huvudströmningsriktning, fås ett större tryckfall hos fluidet och en effektivare värmeövergång än om åsarna korsar varandra med en 10 15 20' 25 30 35 3 466 171 spetsig vinkel som är vänd mot huvudströmningsriktningen. Vid en platt- värmeväxlare enligt uppfinningen kan denna teknik användas för åstad- kommande av olika stort strömningsmotstånd och alltså olika grader av värmeöverföring i olika delar av varje förångningspassage i närheten av dennas inlopp för vätska.

När vid en plattvärmeväxlare enligt uppfinningen vätska strömmar upp genom en förångningspassage och successivt förångas med början vid värme- överföringsplattornas ena vertikala sidor; uppkommer ett ökat utrymmes- behov för den bildade ångan i förångningspassagen närmast nämnda ena sidor. Därigenom tvingas underifrån strömmande vätska att så fördela sig tvärs förångningspassagen att en större mängd vätska kommer att strömma i närheten av värmeöverföringsplattornas andra vertikala sidor än vad som skulle bli fallet om förångningen av vätskan hade börjat på samma nivå över värmeöverföringsplattornas hela bredd. Resultatet blir att värme- överföringsplattornas värmeöverföringsytor utnyttjas på effektivast möjliga sätt. Dessutom minskar risken för torrkokning i en del av varje förångningspassage tack vare att en större mängd vätska än annars skulle vara fallet passerar.iinärhetennav_inloppet för det-värmande«iluidet.mn Vid en föredragen utföringsform av plattvärmeväxlaren enligt uppfinningen är värmeöverföringsplattornas korrugeringsmönster så utformade, att den olikhet i strömningsmotstånd som korrugeringsmönstrens åsar och dalar förorsakar från nämnda ena till nämnda andra vertikala sidor av värme- överföringsplattorna är koncentrerad till den nedre delen av varje för- ångningspassage¿ vari under drift tillförd vätska ännu ej har förångats i väsentlig grad; medan motsvarande olikhet i strömningsmotstånd är väsent- ligt mindre eller helt saknas på övriga nivåer i varje förångnings- passage. Härigenom uppnås den eftersträvade fördelnidgseffekten på vätskan och den genererade ångan i alla delar av förångningspassagerna utan att ett oönskat motstånd uppstår för en effektiv fördelning av det inkommande värmande fluidet, som normalt avses vara ånga, i de övre delarna av passagerna för detta. Ett korrugeringsmönster av åsar och dalar, som är pressat i en värmeöverföringsplatta av det här aktuella slaget, påverkar nämligen fluidumströmningen på båda sidor om värmeöver- 466 171 4 10 l5 20 25 30 35 föringsplattan. I de nedre delarna av passagerna för den värmande ångan har en stor del av denna ånga redan kondenserat.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritning, på vilken figur l visar en schematisk sprängskiss av en plattvärmeväxlare utformad i enlighet med uppfinningen och innefattande värmeöverföringsplattor av två olika slag; fi ur 2 visar en schematisk v framifrån av en värmeöverförin s latta av Y P det ena slaget; och figur 3 visar en schematisk vy framifrån av en värmeöverföringsplatta av det andra slaget.

Den i figur 1 visade plattvärmeväxlaren innefattar två slags rektangu- lära; långsträckta värmeöverföringsplattor; som genom pressning har försetts.medcolika.korrugaringsmönster¿~ett~fiönata«slagsamwwäæmeënerew t föringsplattor 1 och ett andra slag av värmeöverföringsplattor-21 Värme- överföringsplattorna l och 2; som är avsedda att på konventionellt sätt hållas samman i ett stativ (ej visat); kan vara försedda med gummi- packningar längs sina kanter för att mellan sig avgränsa strömnings- utrymmen 3; men de kan alternativt vara permanent sammanfogade med varandra; t.ex. genom lödning; svetsning eller limning.

Värmeöverföringsplattorna 1 och 2 har genom pressning försetts med korrugeringsmönster i form av åsar och dalar; varvid Åsarna hos två närliggande värmeöverföringsplattor i strömningsutrymmena 3 korsar och anligger mot varandra till bildande av ett antal stödpunkter mellan värmeöverföringsplattorna. Vartannat sådant strömningsutrymme 3 bildar en passage 4 för förångning av en vätska; vilken passage står i för- bindelse med ett vätskeinlopp 5; som sträcker sig genom värmeöverförings- plattornas nedre partier; och ett utlopp 6 för vätska och genererad ånga, vilket sträcker sig genom värmeöverföringsplattornas övre partier. Övriga 10 715 20 25 30 35 466 171 strömningsutrymmen bildar passager 7 för ett värmande fluidum, vilka passager står i förbindelse med ett ånginlopp 8, som sträcker sig genom värmeöverföringsplattornas övre partier, och två kondensatutlopp 9, vilka sträcker sig genom värmeöverföringsplattornas nedre partier.

Den i figur l visade plattvärmeväxlaren är främst avsedd för indunstning eller koncentration av olika vätskeformiga produkter genom så kallad stigfilmsförångning. Värmeöverföringsplattorna l och 2 är anordnade med sina långsidor vertikalt, varvid vätska som skall förångas tillförs passagerna 4 vid dessas nedre partier och utmatas vid deras övre partier.

Då motströms värmeväxling är att föredra är plattvärmeväxlaren inrättad för så kallad fallfilmskondensering, varvid ånga som värmande medium tillförs passagerna 7 vid dessas övre partier och bildat kondensat utmatas vid passagernas 7 nedre partier.

Var och en av värmeöverföringsplattorna l och 2 uppvisar ett nedre fördelningsparti 15, ett värmeöverförande parti 16, vilket är indelat i olika horiadntelltfutsträcktafipartier 17,fl8Woch.l9ïmedmolikaïkdrruge-. ringsmönster, och ett övre fördelningsparti 20. Det nedre fördelnings- partiet 15 är inrättat att i varje passage 4 leda vätska väsentligen vertikalt uppåt från inloppet 5 till det värmeöverförande partiet 16, och att i varje passage 7 leda kondensat både vertikalt nedåt och horison- tellt till utloppen 9. Det övre fördelningspartiet 20 är huvudsakligen av sådant slag som framgår av det amerikanska patentet US 3783090.

Det nedre horisontellt utsträckta partiet 17 är uppdelat i ett antal fält 23, 24, 25 och 26 med olika korrugeringsmönster, anordnade bredvid varandra i anslutning till nämnda inlopp 5 för vätskan i var och en av förångningspassagerna 4. Åsarna och dalarna i fälten 23, 24, 25 och 26 är så riktade att de samverkar till att i varje förångningspassage 4 åstadkomma ett strömningsmotstånd för uppåtströmmande vätska och genererad ånga, vilket successivt minskar från de ena till de andra långsidorna av värmeöverföringsplattorna. Härigenom åstadkoms en önskad fördelning av vätskeströmningen i förångningspassagerna 4 mellan nämnda' långsidor. 466 171 I' 6 10 15 25 30 De i figur 2 och 3 visade värmeöverföringsplattorna 1 och 2 har utstansade hål vid sina båda ändar. Dessa hål bildar en nedtill belägen port 10A respektive l0B för vätska, som skall indunstas, en upptill belägen port 11A respektive llB för koncentrerad vätska och genererad ånga, en upptill belägen port 12A respektive 12B för värmande ånga och två nedtill belägna portar 13A och 14A respektive l3B och l4B för kondensat och eventuell okondenserad värmande ånga.

Värmeöverföringsplattorna 1 och 2 har vidare nedre fördelningspartier 15A respektive l5B, övre fördelningspartier 20A respektive 20B och värme- överförande partier 16A respektive l6B; vilka senare är indelade i olika horisontellt utsträckta partier 17A; 18A och 19A respektive l7B; l8B och 19B med olika korrugeringsmönster. Det nedre partiet l7A respektive l7B av varje platta är indelat i olika vertikalt utsträckta fält 23A, 24A, 25A och 26A respektive 23B§ 24B; 25B och 26B med olika korrugerings- mönster.

Värmeöverföringsplattan l uppvisar på sin ena sida ett antal spår 21 som är avsedda att ta emot en i ett stycke;utiormad«paekninåqæßachningen ~ sträcker”sfg omkring var och en av portarna*fGÄ*ocH*FPÄ åëh runt heIa“” plattans periferi. På motsvarande vis uppvisar värmeöverföringsplattan 2 ett antal spår 22 och en däri placerad packning; som sträcker sig omkring var och en av portarna l2B; l3B och l4B och runt hela plattans periferi.

Packningarna är inrättade för tätning mellan närbelägna värmeöverförings- plattor l och 2. Alternativt kan packningsspåren vara utformade på sådant sätt att två närbelägna värmeöverföringsplattor kan svetsas ihop med spårbottnarna vända mot varandra; varvid endast vartannat plattmellanrum upptar en packning; vilken i så fall utfyller två mot_varandra vända spår i de närbelägna värmeöverföringsplattorna. ' I de horisontellt utsträckta partierna l7Ar19A respektive l7B-19B lutar åsarna och dalarna på olika sätt mot vätskans avsedda huvudströmnings- riktning. Sålunda minskar lutningen från ett parti till ett annat nedifrån och uppåt. 10 15 20' 25 30 7 466 171 Vätska som skall helt eller delvis förångas leds in i plattvärmeväxlaren genom vätskeinloppet 5, som är beläget vid värmeöverföringsplattornas nedre partier, och strömmar sedan upp genom förångningspassagerna 4.

Vätskan fördelas över värmeöverföringsplattornas bredd mellan de nedre fördelningspartierna 15A och l5B. Mellan de värmeöverförande partierna 16A och l6B passerar vätskan först partierna 17A och l7B, vilka inne- fattar de fyra fälten 23A, 24A, 25A och 26A respektive 23B, 24B, 25B och 26B. Fälten 23A och 23B§ belägna vid plattornas ena långsidor, har ett korrugeringsmönster som i förångningspassagerna 4 ger ett relativt stort strömningsmotstånd för uppåtströmmande vätska, dvs plattornas åsar korsar varandra med en förhållandevis stor vinkel vänd mot vätskans strömnings- riktning. Härigenom blir värmeövergången mellan plattorna och vätskan relativt effektiv, varför ånga bildas relativt tidigt i dessa delar av passagerna 4.

I korrugeringsfälten 23A-26A respektive 23B-26B lutar åsarna och dalarna på olika sätt mot vätskans avsedda huvudströmningsriktning. Sålunda minskar lutningen från ett fält till ett annat från den ena till den andra långsidan.avfvarje.platta» I.det utföringsexempel på uppfinniagenn m som visas på ritningen är1hos=plattan^l”en~vinkel Cfl'melfan vätškans huvudströmningsriktning (visad med en streckprickad vertikal linje) och korrugeringsåsarnas sträckning -400 i fältet 23A, -360 i fältet 24A, -3o° l fältet 25A een -22° l fältet 26A. nes pletten 2 är en vinkel/ß mellan vätskans strömningsriktning och korrugeringsåsarnas sträckning +40° i fältet 23B, +36° i fältet 24B, +30° i fältet 25B och +22° i fältet 26B. Mellanliggande vinkeln för de korsande åsarna hos plattorna l een 2 nllr eärnee so° l fälten 23A een B; 72° l fälten 24A een B, 6o° l fälten 25A een B een 440 l fälten 26A een n. fö; pettlerne 17A och l7B blir medelvinkeln cirka 640. Motsvarande vinkel är 500 för partierna 18A och l8B och 40° för partierna 19A och l9B. De angivna värdena på dessa vinklar är valda med hänsyn till en viss värmeväxlingsuppgift för värmeväxlaren i fråga. Andra värden kan naturligtvis väljas för en annan värmeväxlingsuppgift. 466 171 8 10 15 25 30 35 Från utrymmena mellan partierna 17A och l7B strömmar vätska och genererad ånga vidare uppåt i förångningspassagerna mellan partierna l8A och l8B samt mellan partierna 19A och l9B, vilka har successivt minskande vinkel mellan de korsande åsarna, dvs en allt spetsigare vinkel bildas av åsarna, vilken är vänd mot strömningsriktningen. Strömningsmotståndet för vätskan och den bildade ångan avtar således successivt dels från den ena långsidan till den andra av varje platta i området för partierna 17A och l7B; dels i vätskans strömningsriktning i området för partierna l7A-19A och l7B-l9B. Vätska och genererad ånga fortsätter därefter till de övre fördelningspartierna 20A och 20B och vidare ut genom utloppet 6.

I passagerna 7 för det värmande mediet sker strömningen i omvänd rikt- ning. Ãnga matas således in via ånginloppet 8 (fig 1) och möter i passagerna 7 ett gradvis ökande strömningsmotstånd. I fig l visas två kondensatutlopp 9; men enbart det ena behöver utnyttjas. Genom att strömningsmotståndet mellan plattornas partier 17A och l7B är större vid den ena långsidan än vid den andra långsidan av varje värmeöverförings- platta; kommer detta att påverka det värmande fluidets fördelning i de nedre delarna av passagerna 7._EftersomwdeL»i sidled.vanierandeaströmw lningsmotståndet är begränsat till de nedre delarna av passagerfia'7Ü"däï huvuddelen av den tillförda ångan har kondenserat§ påverkar det icke i väsentlig grad fördelningen av ånga i de övre delarna av passagerna 7.

I den på ritningen visade utföringsformen av uppfinningen har båda slagen av värmeöverföringsplattor 1 och 2 flera horisontellt utsträckta partier 17, 18 och 19 med olika korrugeringsmönster samt flera olika fält i partierna 17. Det skulle dock vara möjligt att uppnå den med uppfinningen eftersträvade effekten även om endast värmeöverföringsplattorna av det ena slaget hade värmeöverföringspartier uppdelade på'detta sätt; medan värmeöverföringsplattorna av det andra slaget hade ett och samma korru- geringsmönster över hela sina värmeöverföringspartier. Vidare har de olika plattpartierna l7Arl9A och 23A-26A respektive l7B-l9B och 23B-26B visats placerade mitt för varandra; men de skulle alternativt kunna placeras så att de endast delvis överlappar varandra. Även antalet partier och partiernas storlek kan naturligtvis varieras.

Claims (3)

.x 10 15 20" 25 30 35 9 466 171 Patentkrav

1. l. Plattvärmeväxlare för förångning av en vätska, innefattande ett paket av mot varandra anliggande rektangulära och väsentligen vertikalt anord- nade värmeöverföringsplattor (l, 2), som mellan sig avgränsar strömnings- utrymmen och som är försedda med korrugeringsmönster i form av åsar och dalar, vilka åsar åtminstone i en del av varje strömningsutrymme anligger korsvis mot varandra till bildade av ett antal stödpunkter mellan när- liggande värmeöverföringsplattor (l, 2), varvid vartannat strömnings- utrymme bildar en förångningspassage (4) för nämnda vätska, vilken förångningspassage har ett inlopp (5) för vätska vid sin nedre del och ett utlopp (6) för vätska och genererad ånga vid sin övre del i närheten av värmeöverföringsplattornas ena vertikala sidor, och övriga strömnings- utrymmen bildar passager (7) för ett värmande fluidum, vilka passager har inlopp (8) vid sina övre delar i närheten av värmeöverföringsplattornas andra vertikala sidor och utlopp (9) vid sina nedre delar, k ä n n e - t e c k n a d a v att i varje förångningspassage (4) i närheten av dettas inlopp (5) för vätska uppvisar åtminstone den ena värmeöver- föringsplattan.(l) ett antal fält (23A:26A).med,olika.korrugemings- » flfl mönster, anordnade bredvfd“varandra mellan värmeöverföringspfättans vertikala sidor, varvid värmeöverföringsplattornas (1, 2) åsar och dalar i området för nämnda fält bildar olika vinklar med huvudströmnings- riktningen för vätska i förångningspassagerna (4), vilka vinklar är så valda att åsarna och dalarna till följd av sina olika riktningar sam- verkar till att i varje förångningspassage (4) åstadkomma ett strömnings- motstånd för vätskan i dennas huvudströmningsriktning, vilket minskar successivt från nämnda ena till nämnda andra vertikala sidor av värme- överföringsplattorna. 1 I

2. Plattvärmeväxlare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att värmeöverföringsplattornas (1, 2) korrugeringsmönster är så utformade, att den olikhet i strömningsmotstånd som korrugeringsmönstrens åsar och dalar förorsakar från nämnda ena till nämnda andra vertikala sidor av värmeöverföringsplattorna är koncentrerad till den nedre delen av varje förångningspassage (4), vari under drift tillförd vätska ännu ej har förångats i väsentlig grad. 466 171 10

3. Plattvärmeväxlare enligt krav 1 eller 2, k ädn n e t e c k n a d a v att åtminstone varannan värmeöverföringsplatta (1) uppvisar åtminstone tre fält anordnade bredvid varandra och försedda med olika korrugeringsmönster.