ES2903236T3 - Plate element for a plate heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Elemento de placa para un intercambiador de calor, que es una disposición (1) de al menos dos capas, con una capa (2), mediante la cual puede transferirse entalpía entre dos flujos de fluido separados por el elemento de placa (1), y al menos una capa (3, 4) perforada, caracterizado porque el elemento de placa (1) está formado como disposición de laminado (1), porque la capa que sirve para la transferencia de la entalpía entre los dos flujos de fluido separados por el elemento de placa (1) está formada como capa de membrana de plástico (2), porque la al menos una capa (3, 4) perforada está formada como capa de soporte (3, 4) hecha de un material perforado y deformable, y porque mediante la al menos un capa de soporte (3, 4) se le puede proporcionar al elemento de placa (1) una resistencia mecánica predeterminable y una estructura espacial y estas son mantenibles.Plate element for a heat exchanger, which is an arrangement (1) of at least two layers, with a layer (2), by which enthalpy can be transferred between two fluid flows separated by the plate element (1), and at least one perforated layer (3, 4), characterized in that the plate element (1) is formed as a laminate arrangement (1), because the layer that serves for the transfer of enthalpy between the two fluid flows separated by the plate element (1) is formed as a plastic membrane layer (2), because the at least one perforated layer (3, 4) is formed as a support layer (3, 4) made of a perforated and deformable material, and because by means of the at least one support layer (3, 4) the plate element (1) can be provided with a predetermined mechanical resistance and a spatial structure and these are maintainable.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Elemento de placa para un intercambiador de calor de placasPlate element for a plate heat exchanger
La invención se refiere a un elemento de placa para un intercambiador de placas.The invention relates to a plate element for a plate heat exchanger.
Los elementos de placa de este tipo son usuales en las más diversas formas y de un sinnúmero de diversos materiales. El documento EP-A-2053335 da a conocer un elemento de placa según el preámbulo de la reivindicación 1, es decir, un elemento de placa para un intercambiador de calor, que es una disposición de al menos dos capas, con una capa, mediante la que puede transferirse entalpía entre dos flujos de fluido separados por el elemento de placa, y al menos una capa perforada.Plate elements of this type are customary in a wide variety of shapes and made of countless different materials. EP-A-2053335 discloses a plate element according to the preamble of claim 1, i.e. a plate element for a heat exchanger, which is an arrangement of at least two layers, with one layer, by which enthalpy can be transferred between two fluid flows separated by the plate element, and at least one perforated layer.
Los documentos US-A-20070151447, DE-A-102005003543, US-A-2012073791, US-A-2013233514 y GB-A-2417315 dan a conocer otros elementos de placa para un intercambiador de calor.US-A-20070151447, DE-A-102005003543, US-A-2012073791, US-A-2013233514 and GB-A-2417315 disclose other plate elements for a heat exchanger.
Partiendo de ello, la invención se basa en el objetivo de poner a disposición un elemento de placa para un intercambiador de calor de placas que, por un lado, pueda producirse con bajo esfuerzo, presente un peso comparativamente bajo y, sin embargo, disponga, aparte de las propiedades de intercambio de calor usuales, también de excelentes propiedades de intercambio de entalpía. Aparte de calor, respectivamente temperatura, sensible deben transferirse, respectivamente intercambiarse, también humedad, respectivamente vapor de agua, entre diferentes flujos de fluido.On this basis, the invention is based on the object of providing a plate element for a plate heat exchanger which, on the one hand, can be produced with low effort, has a comparatively low weight and yet has, Apart from the usual heat exchange properties, also excellent enthalpy exchange properties. Apart from sensible heat, respectively temperature, also moisture, respectively water vapour, must be transferred, respectively exchanged, between different fluid flows.
Este objetivo se consigue según la invención por medio de un elemento de placa para un intercambiador de placas según la reivindicación 1.This object is achieved according to the invention by means of a plate element for a plate heat exchanger according to claim 1.
Un elemento de placa de este tipo puede producirse con bajo esfuerzo con las propiedades deseadas.Such a plate element can be produced with low effort with the desired properties.
La capa de membrana del elemento de placa según la invención puede configurarse ventajosamente como capa de membrana de plástico.The membrane layer of the plate element according to the invention can advantageously be designed as a plastic membrane layer.
La al menos una capa de soporte del elemento de placa según la invención puede formarse con un esfuerzo comparativamente bajo como capa de tela tejida o tela no tejida, obteniéndose, por medio de la elección de los materiales mencionados, ventajosamente la estructura necesariamente perforada de la capa de soporte.The at least one carrier layer of the plate element according to the invention can be formed with comparatively low effort as a woven fabric or non-woven fabric layer, the necessarily perforated structure of the carrier advantageously being obtained by the choice of the materials mentioned. support layer.
Para proveer el elemento de placa según la invención de la resistencia mecánica predeterminable y la estructura espacial deseada con bajo esfuerzo técnico-constructivo, es ventajoso si la al menos una capa de soporte del elemento de placa está formada de un material térmicamente deformable.In order to provide the plate element according to the invention with the predeterminable mechanical strength and the desired spatial structure with low engineering-construction effort, it is advantageous if the at least one support layer of the plate element is made of a thermally deformable material.
En una forma de fabricación ventajosa del elemento de placa según la invención, este está formado como disposición de laminado de tres capas con una capa de soporte adicional, que está dispuesta sobre el lado de la capa de membrana orientado opuesto a la primera capa de soporte y mediante la cual también pueden proporcionarse al elemento de placa una resistencia mecánica predeterminable y estructura espacial y estas son mantenibles.In an advantageous form of production of the plate element according to the invention, it is formed as a three-layer laminate arrangement with an additional support layer, which is arranged on the side of the membrane layer facing away from the first support layer. and whereby predeterminable mechanical strength and spatial structure can also be provided to the plate element and are maintainable.
Una unión de superficie completa, puntual, en franjas o en forma de rejilla de cada capa de soporte a la capa de membrana puede ser realizable por medio de propiedades de material de cada capa de soporte y/o de la capa de membrana. En este caso no se necesitan entonces medios de unión adicionales, como adhesivos o similares.A full-surface, point-like, strip-shaped or grid-like connection of each support layer to the membrane layer can be achieved by means of material properties of each support layer and/or of the membrane layer. In this case, no additional connecting means, such as adhesives or the like, are then required.
Sin embargo, alternativamente también es posible realizar la unión de superficie completa, puntual, en franjas o en forma de rejilla y adherente entre la capa de membrana de cada capa de soporte por medio de un agente de unión, preferiblemente por medio de un adhesivo hot melt.Alternatively, however, it is also possible to realize the full-area, punctual, strip or grid-like and adherent bonding between the membrane layer and each support layer by means of a bonding agent, preferably by means of a hot-melt adhesive. melt.
Las capas de tela no tejida pueden configurarse ventajosamente de una tela no tejida de poliéster.The nonwoven fabric layers can advantageously be made of a polyester nonwoven fabric.
Esta tela no tejida de poliéster debería presentar convenientemente un peso que se encuentre entre 20 y 80, preferiblemente en aproximadamente 50 g/m2.This polyester nonwoven fabric should conveniently have a weight between 20 and 80, preferably about 50 g/m2.
Para garantizar la permeabilidad de la tela no tejida de poliéster para líquido y con ello la evacuación de líquido a la capa de membrana es ventajoso si la tela no tejida de poliéster es ajustable higroscópicamente.In order to ensure the permeability of the polyester nonwoven fabric for liquid and thus the evacuation of liquid to the membrane layer, it is advantageous if the polyester nonwoven fabric is hygroscopically adjustable.
Esto puede lograrse convenientemente porque la tela no tejida de poliéster presenta un recubrimiento hecho de una zeolita y un agente ligante. This can be conveniently achieved in that the polyester nonwoven fabric has a coating made of a zeolite and a binding agent.
Las propiedades de transferencia de entalpia de la capa de membrana de plástico pueden realizarse con un esfuerzo comparativamente bajo si la capa de membrana de plástico está formada de un material de polímero o de poliuretano. The enthalpy transfer properties of the plastic membrane layer can be realized with comparatively low effort if the plastic membrane layer is formed of a polymer or polyurethane material.
Convenientemente, los elementos de placa descritos precedentemente pueden plegarse, soldarse o pegarse en sus bordes, de modo que se los puede unir con un esfuerzo técnico-constructivo extremadamente bajo para formar un intercambiador de placas.Conveniently, the above-described plate elements can be folded, welded or glued at their edges, so that they can be joined with extremely low engineering-construction effort to form a plate exchanger.
[0020] En un procedimiento según la invención para producir un elemento de placa para intercambiadores de calor de placas según la reivindicación 1 se realiza una disposición de laminado, que es de al menos dos capas, de una capa de membrana, preferiblemente de una capa de membrana de plástico, y al menos una capa de soporte, preferiblemente en cada caso una capa de tela no tejida a ambos lados de la capa de membrana de plástico, en una forma, según la cual esta disposición de laminado plana se provee, mediante un único paso de deformación, de la estructura espacial, portante y mantenible prevista para el elemento de placa. En este paso de deformación pueden utilizarse aquellas herramientas, que también se emplean en elementos de placa hechos de materiales conocidos del estado de la técnica. Es por ello que no son necesarias modificaciones costosas etc. de instalaciones de producción existentes.[0020] In a method according to the invention for producing a plate element for plate heat exchangers according to claim 1, a laminate arrangement is made, which is at least two layers, of one membrane layer, preferably one layer of plastic membrane, and at least one support layer, preferably in each case a layer of non-woven fabric on both sides of the plastic membrane layer, in a form, according to which this flat laminate arrangement is provided, by means of a single deformation step, of the spatial, load-bearing and maintainable structure provided for the plate element. In this deformation step, those tools can be used which are also used for plate elements made of materials known from the state of the art. Therefore, costly modifications etc. are not necessary. of existing production facilities.
Convenientemente, en el paso de deformación se crea simultáneamente una unión de adhesión entre cada capa de soporte y la capa de membrana. El esfuerzo para producir el elemento de placa según la invención puede ser, por consiguiente, comparativamente bajo.Advantageously, an adhesive bond is simultaneously created between each support layer and the membrane layer in the deformation step. The effort to produce the plate element according to the invention can therefore be comparatively low.
La deformación que va acompañada del establecimiento de la unión de adhesión tiene lugar mediante prensado a 160 grados C como máximo. De este modo se garantiza que no se afecten las propiedades de transferencia de entalpía de la capa de membrana.The deformation that is accompanied by the establishment of the adhesive bond takes place by pressing at a maximum of 160 degrees C. This ensures that the enthalpy transfer properties of the membrane layer are not affected.
El ajuste higroscópico de las capas de soporte, respectivamente de tela no tejida, puede realizarse con un esfuerzo comparativamente bajo porque las capas de soporte, respectivamente de tela no tejida, se proveen de un recubrimiento, que está hecho de una zeolita y un agente ligante, mediante un procedimiento de inmersión o rociado.The hygroscopic adjustment of the support layers, respectively made of non-woven fabric, can be carried out with comparatively little effort, because the support layers, respectively made of non-woven fabric, are provided with a coating, which is made of a zeolite and a binding agent. , by means of an immersion or spray procedure.
Debido al ajuste higroscópico de las capas de soporte, respectivamente de tela no tejida, puede lograrse, siempre que se prevea un ajuste hidrófilo de las capas de soporte, respectivamente de tela no tejida, que agua depositada en las capas de soporte, respectivamente de tela no tejida, se distribuya uniformemente sobre la superficie de las capas de soporte, respectivamente de tela no tejida, por lo que en suma se mantiene la permeabilidad del elemento de placa.Due to the hygroscopic adjustment of the support layers, respectively made of non-woven fabric, it can be achieved, provided that a hydrophilic adjustment of the support layers, respectively made of non-woven fabric, can be achieved, that water deposited on the support layers, respectively made of fabric non-woven, is evenly distributed on the surface of the support layers, respectively of non-woven fabric, whereby the permeability of the plate element is maintained overall.
A continuación, se explicará detalladamente la invención en base a una forma de fabricación tomando como referencia el dibujo, cuya única figura muestra una representación de principio de un elemento de placa según la invención que puede unirse a otros elementos de placa del mismo tipo para formar un intercambiador de calor de placas.In the following, the invention will be explained in detail on the basis of a manufacturing form with reference to the drawing, the sole figure of which shows a principle representation of a plate element according to the invention that can be joined to other plate elements of the same type to form a plate heat exchanger.
El elemento de placa 1 mostrado en la única figura no es a escala en esta figura, sino que está representado meramente como principio. En el ejemplo de fabricación, que se muestra en la figura, del elemento de placa 1 según la invención, este está formado como disposición de laminado 1 de tres capas.The plate element 1 shown in the single figure is not to scale in this figure, but is merely shown in principle. In the production example of the plate element 1 according to the invention, which is shown in the figure, it is formed as a three-layer laminate arrangement 1.
Esta disposición de laminado 1 de tres capas incluye una capa de membrana de plástico 2 dispuesta centralmente en la disposición de laminado 1, una primera capa de tela no tejida 3 dispuesta, en la figura, encima de la capa de membrana de plástico 2 y una segunda capa de tela no tejida 4 dispuesta, en la figura, debajo de la capa de membrana de plástico 2. This three-layer laminate arrangement 1 includes a plastic membrane layer 2 arranged centrally in the laminate arrangement 1, a first non-woven fabric layer 3 arranged, in the figure, above the plastic membrane layer 2 and a second layer of non-woven fabric 4 arranged, in the figure, below the layer of plastic membrane 2.
Mediante la capa de membrana de plástico 2 puede transferirse entalpía entre dos flujos de fluido no mostrados en la figura, fluyendo uno de los flujos de fluido encima del elemento de placa 1 y el otro de los dos flujos de fluido debajo del elemento de placa 1.Via the plastic membrane layer 2 enthalpy can be transferred between two fluid flows not shown in the figure, one of the fluid flows flowing above the plate element 1 and the other of the two fluid flows below the plate element 1 .
La capa de membrana de plástico 2 está formada de un material de poliuretano en el ejemplo de fabricación representado. The plastic membrane layer 2 is made of a polyurethane material in the production example shown.
La primera capa de tela no tejida 3 y la segunda capa de tela no tejida 4 están formadas de un material no tejido deformable térmicamente, de una tela no tejida de poliéster en el ejemplo de fabricación representado. La tela no tejida de poliéster tiene un peso de 50 g/m2. Aparte de ello, la tela no tejida de poliéster está configurada de manera higroscópicamente ajustable, estando para ello la tela no tejida de poliéster provista de un recubrimiento que se compone de una zeolita apropiada y un agente ligante.The first non-woven fabric layer 3 and the second non-woven fabric layer 4 are made of a thermally deformable non-woven material, a polyester non-woven fabric in the production example shown. The polyester non-woven fabric has a weight of 50 g/m2. In addition, the polyester nonwoven fabric is configured in a hygroscopically adjustable manner, the polyester nonwoven fabric being provided with a coating consisting of a suitable zeolite and a binder.
Mediante las dos capas de tela no tejida 3, 4 se logra que el elemento de placa 1 obtenga una resistencia mecánica predeterminable y una estructura espacial. Esta resistencia mecánica y esta estructura espacial pueden mantenerse durante el tiempo de utilización del elemento de placa en un intercambiador de calor de placas.By means of the two non-woven fabric layers 3, 4 it is achieved that the plate element 1 obtains a predeterminable mechanical strength and a spatial structure. This mechanical resistance and this spatial structure can be maintained during the time of use of the plate element in a plate heat exchanger.
Entre capa de membrana de plástico 2, por un lado, y las capas de tela no tejida 3, 4, por otro lado, está prevista una unión de adhesión de superficie completa. Está puede realizarse en el ejemplo de fabricación, que se muestra en la única figura, del elemento de placa 1 mediante propiedades de material de la tela no tejida de poliéster que forma las capas de tela no tejida 3, 4 y/o mediante propiedades de material de la capa de membrana de plástico 2. Between the plastic membrane layer 2 on the one hand and the nonwoven fabric layers 3, 4 on the other hand, a full-surface adhesive bond is provided. This can be realized in the production example, which is shown in the single figure, of the plate element 1 by material properties of the polyester non-woven fabric forming the non-woven fabric layers 3, 4 and/or by material properties. plastic membrane layer material 2.
Alternativamente es posible realizar esta unión de adhesión mediante un agente de unión, preferiblemente mediante un adhesivo hot melt.Alternatively, it is possible to carry out this adhesive bonding by means of a bonding agent, preferably by means of a hot melt adhesive.
Para producir un intercambiador de calor de placas hecho de los elementos de placa 1 descritos precedentemente, estos pueden plegarse y soldarse en sus bordes. De este modo se crean canales de flujo, que están separados unos de otros, para un flujo de fluido y para el otro flujo de fluido. A través de los elementos de placa 1 puede intercambiarse entalpía entre los flujos de fluido.In order to produce a plate heat exchanger made of the plate elements 1 described above, these can be folded and welded at their edges. In this way flow channels are created, which are separated from one another, for one fluid flow and for the other fluid flow. Through the plate elements 1 enthalpy can be exchanged between the fluid flows.
Para producir el elemento de placa 1 se realiza primeramente una disposición de laminado 1 plana de tres capas. En este caso se coloca sobre la capa de tela no tejida 4 inferior la capa de membrana de plástico 2, y sobre la capa de membrana de plástico 2 la capa de tela no tejida 1. Luego se realiza el elemento de placa 1 mediante un único paso de procedimiento que sirve tanto para la deformación, es decir, la creación de una estructura espacial para el elemento de placa 1, como para la unión de superficie completa entre la capa de membrana de plástico 2, por un lado, y las dos capas de tela no tejida 3, 4, por el otro. Para este paso de procedimiento pueden emplearse las mismas herramientas que también se utilizan en la producción de elementos de placa convencionales.To produce the plate element 1, a three-layer planar laminate arrangement 1 is first produced. In this case, the plastic membrane layer 2 is placed on the lower non-woven fabric layer 4, and the non-woven fabric layer 1 on the plastic membrane layer 2. Then the plate element 1 is made by means of a single process step that serves both for the deformation, i.e. the creation of a spatial structure for the plate element 1, and for the full-area bonding between the plastic membrane layer 2 on the one hand and the two layers non-woven fabric 3, 4, on the other. For this process step, the same tools can be used that are also used in the production of conventional plate elements.
Además, en este paso de procedimiento no se excede una temperatura máxima que es de 160 grados C. De este modo se asegura que la capa de membrana de plástico 3 mantenga su permeabilidad de entalpía necesaria para el funcionamiento adecuado.In addition, a maximum temperature of 160 degrees C is not exceeded in this process step. This ensures that the plastic membrane layer 3 maintains its necessary enthalpy permeability for proper operation.
Para ajustar higroscópicamente las dos capas de tela no tejida 3, 4 se las provee de un recubrimiento hecho de una zeolita y un agente ligante, pudiendo producirse ese recubrimiento por medio de un procedimiento de inmersión o uno de rociado. In order to hygroscopically adjust the two layers of nonwoven fabric 3, 4, they are provided with a coating made of a zeolite and a binding agent, which coating can be produced by means of a dipping or a spraying process.
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