RS65003B1

RS65003B1 - Ploča za prenos toplote

Info

Publication number: RS65003B1
Application number: RS20231213A
Authority: RS
Inventors: Mattias Norén
Original assignee: Alfa Laval Corp Ab
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2024-01-31
Also published as: JP2022547356A; US12222174B2; AU2020390520B2; BR112022008060B1; ES2966814T3; CA3159923A1; CN114729789A; LT4065915T; EP4065915B1; SA522432757B1; KR20220097537A; CA3159923C; DK4065915T3; KR102514787B1; EP3828489A1; CN114729789B; WO2021104815A1; FI4065915T3; JP7214923B2; PL4065915T3

Description

Opis

Oblast tehnike

[0001] Pronalazak se odnosi na ploču za prenos toplote i njen dizajn.

Stanje tehnike

[0002] Pločasti razmenjivači toplote, se obično sastoje od dve krajnje ploče između kojih je neki broj ploča za prenos toplote postavljen na poravnat način, tj. naslagano ili pakovano. Ploče za prenos toplote PHE mogu biti istog ili različitog tipa i mogu se posložiti na različite načine. U nekim PHEs, ploče za prenos toplote su naslagane tako da prednja strana i zadnja strana jedne ploče za prenos toplote budu okrenute prema zadnjoj strani i prednjoj strani, redom, drugih ploča za prenos toplote, a svaka druga ploča za prenos toplote je okrenuta naopako u odnosu na ostale ploče za prenos toplote. Tipično, ovo se odnosi na ploče za prenos toplote koje bivaju "rotirane" jedna u odnosu na drugu. U drugim PHEs, ploče za prenos toplote su poslagane tako da prednja strana i zadnja strana jedne ploče za prenos toplote budu okrenute prema prednjoj strani i zadnjoj strani, redom, drugih ploča za prenos toplote, a svaka druga ploča za prenos toplote je okrenuta naopako u odnosu na na ostale ploče za prenos toplote. Tipično, ovo se odnosi na ploče za prenos toplote koje bivaju "preokrenute" jedna u odnosu na drugu.

[0003] U jednom tipu dobro poznatih PHEs, takozvanim PHEs sa zaptivkama, zaptivke su raspoređene između ploča za prenos toplote. Krajnje ploče, i samim tim ploče za prenos toplote, su pritisnute jedna prema drugoj nekom vrstom zateznih sredstava, pri čemu zaptivke zaptivaju između ploča za prenos toplote. Između ploča za prenos toplote formiraju se paralelni kanali za proticanje, jedan kanal između svakog para susednih ploča za prenos toplote. Dva fluida prvobitno različitih temperatura, koji se dovode u/iz PHE kroz ulaze/izlaze, mogu naizmenično da protiču kroz svaki drugi kanal za prenošenje toplote sa jednog fluida na drugi, u koje fluidi ulaze/izlaze iz kanala putem ulaznih/izlaznih otvora vodova u pločama za prenos toplote koje su u sprezi sa ulazima/izlazima PHE.

[0004] Tipično, ploča za prenos toplote sadrži dva krajnja segmenta i međusegment za prenos toplote. Krajnji segmenti sadrže ulazne i izlazne otvore prolaza i distributivne oblasti pritisnute distributivnim šablonom grebena i dolina. Slično, segment za prenos toplote sadrži oblast prenosa toplote koja je pritisnuta šablonom prenosa toplote grebena i dolina. Grebeni i doline šablona distribucije i prenosa toplote ploče za prenos toplote su raspoređeni tako da budu u kontaktu, u kontaktnim područjima, sa grebenima i dolinama šablona distribucije i prenosa toplote susednih ploča za prenos toplote u pločastom razmenjivaču toplote. Glavni zadatak distributivnih oblasti ploča za prenos toplote je da rasporede fluid koji ulazi u kanal duž širine ploča za prenos toplote pre nego što fluid dođe do oblasti prenosa toplote, i da sakupe fluid i izvedu ga iz kanala nakon što je prošao oblast prenosa toplote. Nasuprot tome, glavni zadatak područja prenosa toplote je prenos toplote.

[0005] Pošto distributivne oblasti i oblast prenosa toplote imaju različite glavne zadatke, distributivni šablon se obično razlikuje od šablona prenosa toplote. Distributivni šablon može biti takav da nudi relativno slab otpor proticanju i nizak pad pritiska što se tipično vezuje za više "otvoren" dizajn šablona, kao što je takozvani čokoladni šablon, koji nudi relativno nekoliko, ali velikih, kontaktnih oblasti, između susednih ploča za prenos toplote. Obrazac prenosa toplote može biti takav da nudi relativno visok otpor proticanju i visok pad pritiska koji je tipično povezan sa više „gustim“ dizajnom, kao što je takozvani tip riblje kosti (eng. herringbone), uzorka nudeći više, ali manje, kontaktne oblasti između susednih ploča za prenos toplote.

[0006] U mnogim primenama, proticanja dva fluida koje treba sprovesti kroz PHE su različita, i/ili fizičke karakteristike dva fluida su različite, što za optimalnu razmenu toplote može imati zahteve da kanali za prijem jednog od fluida imaju drugačije karakteristike u odnosu na kanale za prijem onog drugog od fluida. U drugim primenama, poželjno je da se imaju slične karakteristike za sve kanale. Na tržištu su poznate ploče za prenos toplote obezbeđene sa takozvanim asimetričnim šablonima za prenos toplote koji, u zavisnosti od toga kako su poređane jedne u odnosu na druge, mogu da obezbede različite tipove kanala. Sl 1a i 1b svaka ilustruje četiri ploče 1 za prenos toplote koje sadrže šablon za prenos toplote koji je asimetričan u tome da su grebeni 3 širi u odnosu na doline 5. Na sl. 1a ploče 1 za prenos toplote su "preokrenute" jedna u odnosu na drugu tako da se grebeni 3 ploča 1 za prenos toplote naslanjaju jedni na druge u kontaktnim oblastima, dok se doline 5 ploča 1 za prenos toplote naslanjaju jedne na druge u kontaktnim oblastima. Kao što je jasno sa sl. 1a, takvo "preokretanje" ploča stvara kanale različitih karakteristika, naročitije različitih zapremina. Na sl.1b ploče 1 za prenos toplote su "rotirane" jedna u odnosu na drugu tako da se grebeni 3 i doline 5 jedne ploče za prenos toplote naslanjaju na, u kontaktnim oblastima, doline 5 i grebene 3, redom, susednih ploča 1 za prenos toplote. Kao što je jasno sa sl.1b, takva "rotacija" ploča kreira kanale sličnih karakteristika, naročitije sličnih zapremina.

[0007] Čak i da ploče 1 za prenos toplote ilustrovane na sl.1a i 1b mogu biti upotrebljene da, na direktan način, kreiraju različite tipove kanala u zavisnosti od toga kako su ploče orijentisane jedne u odnosu na druge, može se javiti deformacija ploče u kontaktnim oblastima, naročito u slučaju rotacije ilustrovane na sl. 1b gde se doline 5 koje su uže naslanjaju na šire grebene 3. Tokom kompresije paketa ploča koji sadrži ploče 1 za prenos toplote sa sl.1b, doline 5 mogu se mogu "useći" i deformisati grebene 3. Ovo nepotrebno ograničava performanse pritiska ploča za prenos toplote.

[0008] EP2886997 otkriva ploču za prenos toplote koja sadrži ivični segment koji je izveden talasasto tako da sadrži naizmenično raspoređene grebene i doline koje su sužene u pravcu ka ivici ploče za prenos toplote.

[0009] EP2741041 otkriva ploču za prenos toplote koja uključuje, formiranje u segmentu navedene, prolaza za prenos toplote, pri čemu je centralni segment izveden talasasto uključujći mnoštvo gornjih delova i mnoštvo donjih delova obezbeđenih naizmenično. Ploča za prenos toplote takođe sadrži krajnji segment izveden talasasto povezan za talasasti centralni segment. Gornji delovi talasastog centralnog segmenta imaju veću širinu u odnosu na gornje portove talasastog krajnjeg segmenta.

[0010] EP0014066 otkriva ploču za prenos toplote obezbeđenu sa talasima koji definišu grebene i žlebove čija širina i/ili dubina varira u pravcu poprečnom u odnosu na pravac toka.

Kratak opis

[0011] Cilj predmetnog pronalaska jeste da obezbedi ploču za prenos toplote koja najmanje delimično rešava gore predstavljene probleme stanja tehnike. Osnovni koncept pronalaska je da se lokalno promeni šablon za prenos toplote ploče za prenos toplote koji može da umanji razliku između širine donjih segmenata dolina i širine gornji segmenata grebena. Ploča za prenos toplote, koja se ovde takođe naziva i samo kao "ploča", za postizanje cilja odozgo je definisana u pridodatim patentnim zahtevima i objašnjena ispod.

[0012] Ploča za prenos toplote prema pronalasku je raspoređena da bude sadržana u pločastom razmenjivaču toplote. Ona sadrži prvu distributivnu oblast, oblast razmene toplote i drugu distributivnu oblast raspoređene uzastopno duž uzdužne centralne ose ploče za prenos toplote. Uzdužna centralna osa se pruža normalno u odnosu na poprečnu centralnu osu ploče za prenos toplote. Oblast razmene toplote je obezbeđena sa šablonom za prenos toplote različitim u odnosu na šablon unutar prvih i drugih distributivnih oblasti. Prva distributivna oblast se naslanja na oblast razmene toplote duž gornje granične linije. Slično, druga distributivna oblast se naslanja na oblast razmene toplote duž donje granične linije. Šablon za prenos toplote sadrži izdužene naizmenično raspoređene grebene za prenos toplote i doline za prenos toplote. Grebeni za prenos toplote i doline za prenos toplote se pružaju ukoso u odnosu na poprečnu centralnu osu ploče za prenos toplote. Odgovarajući gornji segment grebena za prenos toplote se pruža u gornjoj ravni, i odgovarajući donji segment dolina za prenos toplote se pruža u donjoj ravni. Gornje i donje ravni su paralelne jedne drugima. Centralna ravan koja se pruža na pola puta između, i paralelna je, gornjim i donjim ravnima definiše granicu između grebena za prenos toplote i dolina za prenos toplote. Grebeni za prenos toplote sadrže grebenske kontaktne oblasti unutar kojih su grebeni za prenos toplote raspoređeni da se naslanjaju na susednu prvu ploču za prenos toplote u pločastom razmenjivaču toplote. Slično, doline za prenos toplote sadrže dolinske kontaktne oblasti unutar kojih su doline za prenos toplote raspoređene da se naslanjaju na susednu drugu ploču za prenos toplote u pločastom razmenjivaču toplote. Unutar najmanje polovine od oblasti razmene toplote, gornji segmenti grebena za prenos toplote imaju prvu širinu w1, i donji segmenti dolina za prenos toplote imaju drugu širinu w2. Širina gornjih i donjih segmenata je izmerena normalno u odnosu na uzdužno pružanje grebena za prenos toplote i dolina za prenos toplote, i w1≠w2. Ploča za prenos toplote je naznačena time, da gornji segment od broja od prvih grebena za prenos toplote grebena za prenos toplote, unutar odgovarajuće kontaktne oblasti prvog grebena grebenskih kontaktnih oblasti, ima treću širinu w3. Ukoliko je w1>w2, tada je w3<w1, i ukoliko je w1 <w2, tada je w3>w1.

[0013] Grebeni za prenos toplote bivaju izbočeni naviše od centralne ravni, i doline za prenos toplote se spuštaju nadole od centralne ravni, kada ploča leži, sa specifičnim pozivanjem na orijentaciju, na ravnoj površini. Naravno, kada je ploča u upotrebi u pločastom razmenjivaču toplote, grebeni za prenos toplote ne moraju biti izbočeni naviše, već mogu nasuprot tome, na primer, biti usmereni nadole ili na stranu. Slično, kada je ploča u upotrebi u pločastom razmenjivaču toplote, doline za prenos toplote se ne moraju spuštati nadole, već mogu nasuprot tome, na primer, biti usmerene nagore ili na stranu. Naravno, grebeni za prenos toplote i doline kada se na ploču gleda sa jedne strane, su doline za prenos toplote i grebeni, redom, kada se na ploču gleda sa suprotne strane. Odgovarajuće rezonovanje je važeće za gornje i donje granične linije. Donja granična linija može biti raspoređena iznad gornje granične linije u zavisnosti od orijentacije ploče za prenos toplote.

[0014] Gornje, donje i centralne ravni su imaginarne.

[0015] Gornji segment grebena za prenos toplote je segment grebena za prenos toplote koji se pruža u gornjoj ravni. Slično, donji segment doline za prenos toplote je segment doline za prenos toplote koji se pruža u donjoj ravni.

[0016] Broj od prvih grebena za prenos toplote, i broj od kontaktnih oblasti prvog grebena po prvom grebenu za prenos toplote, može biti jedan ili više.

[0017] Ploča za prenos toplote može, ili ne mora, biti istog tipa kao jedna ili obe od prve i druge ploče za prenos toplote.

[0018] Ovde, kada se govori o širinama gornjih i donjih segmenata, misli se na širine celokupnih gornjih i donjih segmenata, ukoliko ništa drugo nije rečeno. Na primer, na krajevima grebena za prenos toplote i dolina za prenos toplote, gornji i donji segmenti mogu biti iskošeni i nekompletni ukoliko se grebeni za prenos toplote i doline za prenos toplote pružaju koso u odnosu na uzdužnu centralnu osu ploče za prenos toplote, što je tipično slučaj.

[0019] S tim u vezi gornji segmenti grebena za prenos toplote imaju širinu koja je različita od širine donjih segmenata dolina za prenos toplote unutar najmanje polovine od oblasti razmene toplote, pri čemu je ploča za prenos toplote asimetrična u odnosu na centralnu ravan unutar najmanje polovine od oblasti razmene toplote. Unutar kontaktnih oblasti prvog grebena prvih grebena za prenos toplote, širina gornjeg segmenta je povećana ili smanjena tako da se dođe bliže, ili čak jednako, širini donjeg segmenta dolina za prenos toplote unutar pomenute najmanje polovine od oblasti razmene toplote. Stoga, kada je ploča za prenos toplote dovedena u naslanjanje sa drugom pločom za prenos toplote prema predmetnom pronalasku, kontaktne oblasti dve ploče za prenos toplote mogu lokalno biti više iste veličine nego što bi to bio slučaj bez lokalne promene širine gornjeg segmenta unutar kontaktnih oblasti prvog grebena. Posledično, rizik da se jedna od ploča za prenos toplote "useče unutar" one druge od ploča za prenos toplote može biti smanjen.

[0020] Grebeni za prenos toplote i doline za prenos toplote mogu biti prave. Dalje, grebeni za prenos toplote i doline za prenos toplote mogu formirati talase (eng. corrugations) u obliku slova V. Vrhovi ovih talasa u obliku slova V mogu biti raspoređeni duž uzdužne centralne ose ploče za prenos toplote.

[0021] Prve i druge širine w1 i w2 mogu biti konstante.

[0022] Ploča za prenos toplote može dalje sadržati spoljašnji ivični segment koji ograđuje prve i druge distributivne oblasti i oblast razmene toplote. Spoljašnji ivični segment može sadržati talase koji se pružaju između i u gornjim i donjim ravnima. Celokupni spoljašnji ivični segment, ili samo jedan ili više segmenata navedenog, mogu sadržati talase. Talasi mogu biti ravnomerno ili neravnomerno distribuirani duž ivičnog segmenta, i oni mogu, ili ne moraju, svi izgledati isto. Talasi mogu definisati grebene i doline koje mogu dati ivičnom segmentu dizajn oblika talasa (eng. wave).

[0023] Ploča za prenos toplote može dalje sadržati žleb za zaptivku izveden da primi zaptivku. Uzduž dve naspramne duge strane oblasti razmene toplote žleb za zaptivku se može graničiti na, ili ograničavati, oblast razmene toplote i pružati između oblast razmene toplote i spoljašnjeg ivičnog segmenta.

[0024] Ploča za prenos toplote može biti takva da je w3≥w2 ukoliko je w1 >w2, što znači da je širina gornjeg segmenta unutar kontaktnih oblasti prvog grebena smanjena ali održana ne manjom u odnosu na širinu donjeg segmenta unutar navedene najmanje polovine od oblasti razmene toplote. Nasuprot tome, ploča za prenos toplote može biti takva da w3≥w2 ukoliko je w1 <w2, što znači da je širina gornjeg segmenta unutar kontaktnih oblasti prvog grebena povećana ali održana ne većom u odnosu na širinu donjeg segmenta unutar navedene najmanje polovine od oblasti razmene toplote. Ukoliko je w3=w2, širina gornjeg segmenta unutar kontaktnih oblasti prvog grebena je povećana ili smanjena tako da postane jednaka širini donjeg segmenta dolina za prenos toplote unutar navedene najmanje polovine od oblasti razmene toplote. Ovo može, kada je ploča za prenos toplote dovedena u naslanjanje sa drugom pločom za prenos toplote prema predmetnom pronalasku, umanjiti rizik da se jedna od ploča za prenos toplote "useče unutar" one druge od ploča za prenos toplote.

[0025] Ploča za prenos toplote može biti takva da, sa pozivanjem na poprečni presek kroz, i normalno na uzdužno pružanje, grebena za prenos toplote i dolina za prenos toplote, prvi grebeni za prenos toplote, unutar kontaktnih oblasti prvog grebena, i doline za prenos toplote unutar navedene najmanje polovine od oblasti razmene toplote, su simetrični u odnosu na navedenu centralnu ravan. Ovo tehničko rešenje može napraviti generalno asimetričnu ploču za prenos toplote lokalno simetričnom. Za uzvrat ovo može, kada je ploča za prenos toplote dovedena u naslanjanje sa drugom pločom za prenos toplote prema predmetnom pronalasku, umanjiti rizik da ploče za prenos toplote deformišu jedna drugu.

[0026] Ploča za prenos toplote može biti tako dizajnirana da w1 >w2, tj. tako da su gornji segmenti grebena za prenos toplote širi u odnosu na donje segmente dolina za prenos toplote unutar najmanje polovine od oblasti razmene toplote. Dalje, donji segment od broja od prvih dolina za prenos toplote dolina za prenos toplote, može, unutar odgovarajuće kontaktne oblasti prve doline dolinskih kontaktnih oblasti, imati četvrtu širinu w4, pri čemu w2<w4. Stoga je, širina gornjeg segmenta umanjena unutar kontaktnih oblasti prvog grebena prvih grebena za prenos toplote, dok je širina donjeg segmenta povećana unutar kontaktnih oblasti prve doline prvih dolina za prenos toplote. Ovo može omogućiti manje varijacije u širini gornjih segmenata grebena za prenos toplote, u poređenju sa tim da ukoliko je samo širina gornjeg segmenta lokalno promenjena, to može pobojšati jačinu ploče za prenos toplote i omogućiti izradu ploče za prenos toplote.

[0027] Broj od prvih dolina za prenos toplote, i broj od kontaktnih oblast prve doline po prvoj dolini za prenos toplote, može biti jedan ili više.

[0028] Kada je w1>w2 ploča za prenos toplote može biti takva da w4≤w3, što znači da je širina gornjeg segmenta održana ne manjom u odnosu na širinu donjeg segmenta unutar celokupne oblasti razmene toplote. Ukoliko je w4=w3 širina gornjeg segmenta unutar kontaktnih oblasti prvog grebena prvih grebena za prenos toplote jednaka širini donjeg segmenta unutar kontaktnih oblasti prve doline prvih dolina za prenos toplote. Ovo može, kada je ploča za prenos toplote dovedena u naslanjanje sa drugom pločom za prenos toplote prema predmetnom pronalasku, umanjiti rizik da se jedna od ploča za prenos toplote "useče unutar" one druge od ploča za prenos toplote.

[0029] Sa pozivanjem na poprečni presek kroz, i normalno na uzdužno pružanje, grebena za prenos toplote i dolina za prenos toplote, prvi grebeni za prenos toplote, unutar kontaktnih oblasti prvog grebena, i prve doline za prenos toplote, unutar kontaktnih oblasti prve doline, mogu biti simetrične u odnosu na navedenu centralnu ravan. Ovo tehničko rešenje može načiniti generalno asimetričnu ploču za prenos toplote lokalno simetričnom. Zauzvrat ovo može, kada je ploča za prenos toplote dovedena u naslanjanje sa drugom pločom za prenos toplote prema predmetnom pronalasku, umanjiti rizik da ploče za prenos toplote deformišu jedna drugu.

[0030] Shodno prethodnim razmatranjima, prve i druge distributivne oblasti su tipično obezbeđene sa šablonom koji nudi nekoliko, međutim velikih, kontaktnih oblasti između susednih ploča za prenos toplote, dok je oblast razmene toplote tipično obezbeđena sa šablonom koji nudi više, međutim malih, kontaktnih oblasti između susednih ploča za prenos toplote. Stoga, rastojanje između susednh kontaktnih oblasti unutar prvih i drugih distributivnih oblasti može tipično biti veće u odnosu na rastojanje između susednih kontaktnih oblasti unutar oblasti razmene toplote. Paket poravnatih ploča za prenos toplote je tipično oslabljen gde je rastojanje između susednih kontaktnih oblasti relativno veliko. Dalje, na prelazu između distribucione i oblasti razmene toplote, tj. gde se šablon ploče menja, kontaktne oblasti su tipično relativno rasejane što može negativno uticati na jačinu paketa ploča za prenos toplote na prelazu. Gde je paket ploča manje jak, tu je podložniji deformaciji koja može rezultirati neispravnošću pločastog razmenjivača toplote.

[0031] Shodno tome, pošto ploča za prenos toplote može biti najviše podložna deformaciji blizu prvih i drugih distributivnih oblasti, svaka od prvih dolina za prenos toplote se može pružati od jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija.

[0032] Analogno, za svaku od prvih dolina za prenos toplote, kontaktna oblast prve doline može biti dolinska kontaktna oblast raspoređena najbliže navedenoj jednoj od navedenih gornjih i donjih graničnih linija, pošto je najviše moguće da se deformacija ploče dogodi ovde. Naravno, u slučaju da prva dolina za prenos toplote sadrži samo jednu dolinsku kontaktnu oblast, to je ta na koju se pozivanje vrši u ovom kontekstu.

[0033] Shodno sa gornjim, kontaktne oblasti prve doline mogu biti sadržane u odgovarajućem krajnjem segmentu prvih dolina za prenos toplote, pri čemu se krajnji segment pruža od navedene jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija i ima konstantnu širinu unutar donjeg segmenta. Takvo tehničko rešenje može omogućiti dizajn i izradu ploče za prenos toplote.

[0034] Ploča za prenos toplote može biti tako konstruisana da apsolutna pozicija, u odnosu na uzdužne i poprečne centralne ose ploče za prenos toplote, odgovarajuće jedne od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređenih unutar gornje desne četvrtine, gornje leve četvrtine, donje desne četvrtine, i donje leve četvrtine, redom, ploče za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa apsolutnom pozicijom, u odnosu na uzdužne i poprečne centralne ose ploče za prenos toplote, odgovarajuće jedne od kontaktnih oblasti prve doline raspoređenih unutar donje leve četvrtine, donje desne četvrtine, gornje leve četvrtine i gornje desne četvrtine, redom, ploče za prenos toplote. Uzdužne i poprečne centralne ose dele ploču za prenos toplote na četiri četvrtine. "Gornja desna", "donja leva", itd. su atributi upotrebljeni samo da definišu četvrtine ploče za prenos toplote kada je raspoređena u specifičnom referentnom pravcu i ne predstavljaju ograničenja što se tiče orijentacije ploče za prenos toplote kada je raspoređena u pločastom razmenjivaču toplote. Pod apsolutnom pozicijom se misli na poziciju određene udaljenosti od uzdužnih i poprečnih osa u bilo kom pravcu od osa, tj. na bilo kojoj strani od osa. Kada je ploča za prenos toplote prema ovom tehničkom rešenju dovedena u naslanjanje sa drugom "rotiranom" pločom za prenos toplote koja je ispred (eng. overhead) prema ovom tehničkom rešenju, navedena odgovarajuća jedna od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređena unutar gornje desne četvrtine, gornje leve četvrtine, donje desne četvrtine, i donje leve četvrtine, redom, ploče za prenos toplote se može naslanjati na odgovarajuću jednu od kontaktnih oblasti prve doline raspoređenu unutar donje leve četvrtine, donje desne četvrtine, gornje leve četvrtine i gornje desne četvrtine, redom, ploče za prenos toplote koja je ispred. Slično, kada je ploča za prenos toplote prema ovom tehničkom rešenju dovedena u naslanjanje sa drugom "rotiranom" pločom za prenos toplote koja je iza (eng. underlying) prema ovom tehničkom rešenju, navedene jedne od kontaktnih oblasti prve doline raspoređenih unutar gornje desne četvrtine, gornje leve četvrtine, donje desne četvrtine, i donje leve četvrtine, redom, ploče za prenos toplote se mogu naslanjati na odgovarajuću jednu od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređenu unutar donje leve četvrtine, donje desne četvrtine, gornje leve četvrtine i gornje desne četvrtine, redom, ploče za prenos toplote koja je iza.

[0035] Ploča za prenos toplote može biti tako konstruisana da odraz u ogledalu, duž poprečne centralne ose ploče za prenos toplote, pozicije jedne od kontaktnih oblasti prve doline raspoređenih unutar gornje polovine ploča za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa pozicijom jedne od kontaktnih oblasti prve doline raspoređene unutar donje polovine ploče za prenos toplote. Kada je ploča za prenos toplote prema ovom tehničkom rešenju dovedena u naslanjanje sa drugom "preokrenutom" pločom za prenos toplote koja je iza prema ovom tehničkom rešenju, navedena jedna od kontaktnih oblasti prve doline raspoređena unutar gornje polovine ploče za prenos toplote se može naslanjati na jednu od kontaktnih oblasti raspoređenih unutar donje polovine ploče za prenos toplote koja je iza. Dalje, navedena jedna od kontaktnih oblasti prve doline raspoređena unutar donje polovine ploče za prenos toplote se može naslanjati na jednu od kontaktnih oblasti prve doline raspoređenih unutar gornje polovine ploče za prenos toplote koja je iza.

[0036] Analogno, ploča za prenos toplote može biti konstruisana tako da odraz u ogledalu, duž poprečne centralne ose ploče za prenos toplote, pozicije jedne od kontakntih oblasti prvog grebena raspoređenih unutar gornje polovine ploče za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa pozicijom jedne od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređenih unutar donje polovine ploče za prenos toplote. Kada je ploča za prenos toplote prema ovom tehničkom rešenju dovedena u naslanjanje sa drugom "preokrenutom" pločom za prenos toplote koja je ispred prema ovom tehničkom rešenju, navedena jedna od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređenih unutar gornje polovine ploče za prenos toplote se može naslanjati na jednu od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređenih unutar donje polovine ploče za prenos toplote koja je ispred. Dalje, navedena jedna od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređenih unutar donje polovine ploče za prenos toplote se može naslanjati na jednu od kontaktnih oblasti prvog grebena raspoređenih unutar gornje polovine ploče za prenos toplote koja je ispred.

[0037] Kao što je razmotreno iznad, pošto ploča za prenos toplote može biti najviše podložna deformaciji blizu prvih i drugih distributivnih oblasti, svaki od prvih grebena za prenos toplote se može pružati od jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija.

[0038] Analogno, za svaki od prvih grebena za prenos toplote, kontaktna oblast prvog grebena može biti grebenska kontaktna oblast raspoređena najbliže navedenoj jednoj od navedenih gornjih i donjih graničnih linija, pošto je najviše verovatno da se deformacija ploče dogodi ovde. Normalno, u slučaju da prvi greben za prenos toplote sadrži samo jednu grebensku kontaktnu oblast, to je ona na koju se pozivanje vrši u ovom kontekstu.

[0039] U skladu sa iznad razmatranim, kontaktne oblasti prvog grebena mogu biti sadržane u odgovarajućem krajnjem segmentu prvih grebena za prenos toplote, pri čemu se krajnji segment pruža od navedene jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija i ima konstantnu širinu unutar gornjeg segmenta. Takvo tehničko rešenje može omogućiti dizajn i izradu ploče za prenos toplote.

[0040] Gornje i donje granične linije mogu biti ne-prave, tj. da se pružaju ne-normalno u odnosu na uzdužnu centralnu osu. Time, jačina savijanja ploče za prenos toplote može biti povećana u poređenju ukoliko su umesto toga gornje i donje granične linije bile prave pri čemu u tom slučaju gornje i donje granične linije mogu služiti kao linije za savijanje ploče za prenos toplote.

[0041] Gornje i donje granične linije mogu biti zakrivljene ili zasvođene ili konveksne tako da su isturene ka oblasti razmene toplote. Takve zakrivljene gornje i donje granične linije su duže nego što bi bile u odnosu na odgovarajuće prave gornje i donje granične linije, što rezultira u većim "izlaznim" i većim "ulaznim" distributivnim oblastima. Zauzvrat, ovo doprinosi distribuciji fluida po širini ploče za prenos toplote i sakupljanju fluida koji je prošao oblast razmene toplote. Stoga, distributivne oblasti mogu biti napravljene manje sa održanom efikasnošću distribucije i sakupljanja.

[0042] Trebalo bi naznačiti da prednosti većine, a ako i ne svih, gore razmatranih karakteristika inventivne ploče za prenos toplote se javljaju kada je ploča za prenos toplote kombinovana sa drugim pogodno konstruisanim pločama za prenos toplote u paketu ploča.

[0043] Ipak drugi ciljevi, karakteristike, aspekti i prednosti pronalaska će se ukazati iz pratećeg detaljnog opisa kao i sa slika nacrta.

Kratak opis slika nacrta

[0044] Pronalazak će sada biti opisan u više detalja sa pozivanjem na priložene shematske slike nacrta, na kojima

Sl. 1a shematski ilustruje kanale formirane između ploče za prenos toplote iz stanja tehnike kada su pakovane na prvi način,

Sl. 1b shematski ilustruje kanale formirane između ploče za prenos toplote sa sl.1a kada su pakovane na drugi način,

Sl. 2 je shematski bočni prikaz pločastog razmenjivača toplote,

Sl. 3 je shematski pogled odozgo ploče za prenos toplote prema pronalasku,

Sl. 4 shematski ilustruje opšti poprečni presek šablona za prenos toplote ploče za prenos toplote sa sl.3,

Sl. 5 shematski ilustruje lokalni poprečni presek šablona za prenos toplote ploče za prenos toplote sa sl. 3,

Sl. 6a shematski ilustruje kanale formirane između ploča za prenos toplote prema pronalasku, unutar većeg segmenta oblasti razmene toplote, kada su naslagane na prvi način,

Sl. 6b shematski ilustruje kanale formirane između ploča za prenos toplote prema pronalasku, unutar manjeg segmenta oblasti razmene toplote, kada su pakovane na prvi način,

Sl. 7a shematski ilustruje kanale formirane između ploča za prenos toplote prema pronalasku, unutar većeg segmenta oblasti razmene toplote, kada su pakovane na drugi način,

Sl.7b shematski ilustruje kanale formirane između ploča za prenos toplote prema pronalasku, unutar manjeg segmenta oblasti razmene toplote, kada su pakovane na drugi način,

Sl. 8 shematski ilustruje lokacije grebenskih i dolinskih kontaktnih oblasti kada je ploča za prenos toplote sa sl.3 raspoređena između dve druge ploče za prenos toplote prema sl. 3 u paketu ploča, i

Sl. 9 shematski ilustruje lokacije kontaktnih oblasti prvih dolina i prvih grebena ploče za prenos toplote sa sl. 3.

Detaljan opis

[0045] Sa pozivanjem na sl. 2, pločasti razmenjivač 2 toplote sa zaptivkom je prikazan. On sadrži prvu krajnju ploču 4, drugu krajnju ploču 6 i broj od ploča za prenos toplote, pri čemu je jedna od njih označena sa 8, raspoređene u paketu 10 ploča između prvih i drugih krajnjih ploča 4 i 6, redom. Ploče za prenos toplote su sve istog tipa i "rotirane" su jedne u odnosu na druge.

[0046] Ploče za prenos toplote su razdvojene jedne od drugih pomoću zaptivki (nisu prikazane). Ploče za prenos toplote zajedno sa zaptivkama formiraju paralelne kanale raspoređene da naizmenično prihvate dva fluida ili medijuma za prenošenje toplote od jednog fluida ili medijuma do drugih. Da bi se ovo postiglo, prvi fluid je postavljen da protiče u svakom drugom kanalu i drugi fluid je raspoređen da protiče u preostalim kanalima. Prvi fluid ulazi i napušta pločasti razmenjivač 2 toplote kroz ulaz 12 i izlaz 14, redom. Slično, drugi fluid ulazi i napušta pločasti razmenjivač 2 toplote kroz ulaz i izlaz (nisu vidljivi na slikama nacrta), redom. Da bi svaki od kanala bio nepropusan, ploče za prenos toplote moraju biti pritisnute jedna na drugu pri čemu zaptivke zaptivaju između ploča za prenos toplote. Da bi se ovo postiglo, pločasti razmenjivač 2 toplote sadrži broj od steznih sredstava 16 raspoređenih da pritisnu prve i druge krajnje ploče 4 i 6, redom, jedne ka drugima.

[0047] Dizajn i funkcija pločastih razmenjivača toplote sa zaptivkama su dobro poznati i neće biti opisani u detaljima ovde unutar.

[0048] Ploča 8 za prenos toplote će sada biti dalje opisana sa pozivanjem na sl.3, 4 i 5 koje ilustruju celokupnu ploču za prenos toplote i poprečne preseke ploče za prenos toplote. Ploča 8 za prenos toplote je suštinski pravougaoni lim of nerđajućeg čelika presovan, na konvencionalan način, u alatu za presovanje, da bi mu se izvela željena struktura. On definiše gornju ravan T, donju ravan B i centralnu ravan C (videti takođe sl.2) koje su paralelne jedne drugima i ravni slike sl. 3. Centralna ravan C se pruža na pola puta između gornje i donje ravni, T i B, redom. Dalje, ploča za prenos toplote ima uzdužnu centralnu osu I i poprečnu centralnu osu t koja deli ploču 8 za prenos toplote na gornju desnu i levu četvrtinu a i b, i donju desnu i levu četvrtinu c i d.

[0049] Ploča 8 za prenos toplote sadrži prvu krajnju oblast 18, drugu krajnju oblast 20 i oblast 22 razmene toplote raspoređene tu između. Zauzvrat, prva krajnja oblast 18 sadrži ulaznu rupu 24 otvora za prvi fluid i izlaznu rupu 26 otvora za drugi fluid raspoređene za komunikaciju sa ulazom 12 za prvi fluid i izlazom za drugi fluid, redom, pločastog razmenjivača 2 toplote. Dalje, prva krajnja oblast 18 sadrži prvu distributivnu oblast 28 obezbeđenu sa distributivnim šablonom u formi takozvanog šablona tipa čokolade. Slično, zauzvrat, druga krajnja oblast 20 sadrži izlaznu rupu 30 otvora za prvi fluid i ulaznu rupu 32 otvora za drugi fluid raspoređene za komunikaciju sa izlazom 14 prvog fluida i ulazom drugog fluida, redom, pločastog razmenjivača 2 toplote. Dalje, druga krajnja oblast 20 sadrži drugu distributivnu oblast 34 obezbeđenu sa distributivnim šablonom u formi takozvanog šablona tipa čokolade. Strulture prve i druge krajnje oblasti su iste ali u vidu izokrenute slike u ogledalu u odnosu na poprečnu centralnu osu t.

[0050] Ploča 8 za prenos toplote dalje sadrži spoljašnji ivični segment 35 koji se pruža oko prvih i drugih krajnjih oblasti 18 i 20, redom, i oblasti 22 razmene toplote. Spoljašnji ivični segment 35 sadrži talase koji se pružaju između i u gornjoj i donjoj ravni T i B da definišu ivične grebene 37 i ivične doline 39. Ploča 8 za prenos toplote dalje sadrži žleb 41 za zaptivku raspoređen da primi zaptivku. Duž dve naspramne duge strane 43 i 45 oblasti 22 razmene toplote žleb 41 za zaptivku se graniči na, ili ograničava, oblast 22 razmene toplote i pruža između oblasti 22 razmene toplote i spoljašnjeg ivičnog segmenta 35. Dizajn žlebova za zaptivke pločastih razmenjivača toplote sa zaptivkom je dobro poznat i i neće biti opisan ovde u detaljima.

[0051] Oblast 22 razmene toplote je obezbeđena sa šablonom za prenos toplote u formi takozvanog šablona u vidu riblje kosti. Ona sadrži naizmenično raspoređene prave izužene grebene 36 za prenos toplote i doline 38 za prenos toplote, odavde pa nadalje sa pozivanjem samo na grebene i doline, u odnosu na centralnu ravan C koja definiše tranziciju između grebena i dolina. Grebeni i doline 36 i 38 se pružaju ukoso u odnosu na poprečnu centralnu osu t i formiraju talase u obliku slova V, pri čemu su njihovi vrhovi raspoređeni duž uzdužne centralne ose I ploče 8 za prenos toplote. Sa pozivanjem na sl. 4 i 5, odgovarajući gornji segment 40 grebena 36 se pruža u gornjoj ravni T, dok se odgovarajući donji segment 42 dolina 38 pruža u donjoj ravni B. Oblast 22 razmene toplote se naslanja na prve i druge distributivne oblasti 28 i 34, redom, duž gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46, redom (sl.3).

[0052] Kako će biti dalje razmatrano ispod, u pločastom razmenjivaču 2 toplote ploča 8 za prenos toplote je raspoređena da bude pozicionirana između prve ploče 48 za prenos toplote i druge ploče 50 za prenos toplote, kao što je ilustrovano na sl.6a i 6b. Tako raspoređeno, talasasti spoljašnji ivični segment 35 ploče 8 za prenos toplote će se naslanjati na talasaste spoljašnje ivične segmente ploča 48 i 50 za prenos toplote. Dalje, šablon za prenos toplote ploče 8 za prenos toplote će preći šablone za prenos toplote ploča 48 i 50 za prenos toplote, kako je shematski ilustrovano, za gornji levi segment oblasti 22 razmene toplote ploče 8 za prenos toplote, na sl. 8. Naročitije, pošto su ploče "rotirane" jedna u odnosu na drugu, grebeni 36 (ilustrovani debljim punim linijama) ploče 8 za prenos toplote će, u grebenskim kontaktnim oblastima 52 (neke od kojih su ilustrovane krugovima nacrtanim sa debljim linijama), preći i naslanjati se na doline (ilustrovano tanjim isprekidanim linijama) prve ploče 48 za prenos toplote. Dalje, doline 38 (ilustrovano tanjim punim linijama) ploče 8 za prenos toplote će, u dolinskim kontaktnim oblastima 54 (neke od kojih su ilustrovane krugovima nacrtanim sa tanjim linijama), preći i naslanjati se na grebene (ilustrovano debljim isprekidanim linijama) druge ploče 50 za prenos toplote.

[0053] Svi grebeni i doline 36 i 38, osim grebena i dolina koje se pružaju od gornje i donje granične linije 44 i 46, imaju suštinski konstantne poprečne preseke duž njihove dužine, pri čemu su poprečni preseci ilustrovani na sl.4. Na ovim poprečnim presecima, gornji segmenti 40 grebena 36 imaju prvu širinu w1, dok donji segmenti 42 dolina 38 imaju drugu širinu w2, pri čemu se širina gornjih i donjih segmenata 40 i 42 meri normalno u odnosu na uzdužno pružanje grebena i dolina 36 i 38. w1 je veće u odnosu na w2, značeći da su gornji segmenti 40 širi u odnosu na donje segmente 42.

[0054] Grebeni 36 za prenos toplote i doline 38 za prenos toplote koje se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 imaju poprečne preseke koji variraju duž njihovih dužina. Grebeni i doline 36 i 38 koje se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 imaju poprečne preseke kao što je ilustrovano na sl. 5 unutar gornjih i donjih traka 56 i 58, redom, oblasti 22 razmene toplote (sl.3), tj. unutar odgovarajućeg krajnjeg segmenta 36' i 38' koji se pruža od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 (ilustrovano na sl. 8 za gornju graničnu liniju 44). Gornja traka 56 se pruža duž i neposredno uz susednu gornju graničnu liniju 44 sa uniformnom širinom, dok se donja traka traka 58 pruža duž i neposredno susedne donje granične linije 46 sa istom uniformnom širinom, kao što je ilustrovano, za gornju traku 56, isprekidanom linijom koja se pruža paralelno sa gornjom graničnom linijom 44, na sl.8. Unutar gornjih i donjih traka 56 i 58, gornji segmenti 40 grebena 36 imaju treću širinu w3 i donji segmenti 42 dolina 38 imaju četvrtu širinu w4, w3<w1 i w2<w4. Ovde je w3=w4 što znači da su gornji segmenti i donji segmenti jednake širine unutar gonjih i donjih traka 56 i 58. Dalje, unutar gornjih i donjih traka 56 i 58, grebeni 36 i doline 38 su simetrični u odnosu na centralnu osu C. Stoga, unutar gornjih i donjih traka 56 i 58, grebeni i doline 36 i 38 imaju lokalno smanjenu širinu gornjeg segmenta i lokalno povećanu širinu donjeg segmenta, redom. Izvan gornjih i donjih traka 56 i 58, grebeni i doline 36 i 38 koji se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 imaju poprečne preseke kako je ilustrovano na sl. 4, tj. širinu gornjeg segmenta koja prevazilazi širinu donjeg segmenta.

[0055] Shodno tome, gornje i donje trake 56 i 58 oblasti 22 razmene toplote su obezbeđene sa simetričnim šablonom za prenos toplote dok je ostatak oblasti razmene toplote obezbeđen sa sa generalno asimetričnim šablonom za prenos toplote.

[0056] Sa pozivanjem na sl. 3 i 8, najmanje neki (ovde, svi ali moguće oni najspoljašnjiji) grebeni 36 za prenos toplote koji se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 sadrže grebensku kontaktnu oblast 52 raspoređenu unutar gornjih i donjih traka 56 i 58. Ovde, se ovi grebeni za prenos toplote i grebenske kontaktne oblasti ovde nazivaju prvi grebeni za prenos toplote ili samo prvi grebeni 36a, i kontaktne oblasti 52a prvog grebena. Slično, najmanje neke (ovde, sve ali moguće one najspoljašnjije) doline 38 za prenos toplote koje se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 sadrže dolinsku kontaktnu oblast 54 raspoređenu unutar gornjih i donjih traka 56 i 58. Ovde, se ove doline za prenos toplote i dolinske kontaktne oblasti nazivaju prve doline za prenos toplote ili samo prve doline 38a, i kontaktne oblasti 54a prve doline.

[0057] Kao što je jasno sa slika, gornje i donje granične linije 44 i 46 koje definišu pružanje prvih i drugih distributivnih oblasti 28 i 34 i oblasti 22 razmene toplote su zakrivljene i ka spolja isturene ka poprečnoj centralnoj osi t ploče 8 za prenos toplote da poboljšaju jačinu i kapacitet raspodele protoka ploče 8 za prenos toplote. Zbog ove zakrivljenosti granične linije, rastojanje između susednih grebenskih i dolinskih kontaktnih oblasti 52 i 54 blizu gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 može biti duže nego da su gornje i donje granične linije umesto toga bile prave. Duže rastojanje između susednih kontaktnih oblasti može rezultirati u povećanom riziku od deformacije ploče kada je ploča 8 za prenos toplote raspoređena između prve i druge ploče 48 i 50 za prenos toplote u paketu 10 ploča u pločastom razmenjivaču 2 toplote, naročito tokom eksploatacije razmenjivača toplote. Dalje, još jedan faktor koji može povećati rizik deformacije ploče je asimetrični šablon za prenos toplote koji sadrži grebene i doline koji imaju gornje i donje segmente, redom, različitih širina. Sa takvim asimetričnim šablonom za prenos toplote, rizik od deformacije je najveći kada su ploče za prenos toplote "rotirane" jedna u odnosu na drugu u paketu ploča pri čemu se tada gornji segmenti grebena i donji segmenti dolina jedne ploče za prenos toplote naslanjaju na donje segmente dolina i bivaju na gornjim segmentima susednih ploča za prenos toplote. Prema predmetnom pronalasku razlika između širine gorneg segmenta grebena i širine donjeg segmenta doline je smanjena, ili čak uklonjena, lokalno, blizu gornjih i donjih graničnih linija gde je rizik od deformacije ploče najveći, što smanjuje rizik od deformacije ploče. Time, je jačina ploče za prenos toplote poboljšana dok ploča za prenos toplote održava svoja asimetrična svojstva duž većine oblasti razmene toplote, i njene sveukupne asimetrične karakteristike. Gornje i donje trake unutar kojih je šablon za prenos toplote lokalno promenjen su napravljene dovoljno široko da sadrže najmanje jednu grebensku kontaktnu oblast za najmanje većinu grebena koji se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija, i najmanje jednu dolinsku kontaktnu oblast za najmanje većinu od dolina koje se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija. U isto vreme, gornje i donje trake trake unutar kojih je šablon za prenos toplote lokalno promenjen su napravljene dovoljno usko tako da imaju neznatan efekat na asimetrične karakterisitke šablona za prenos toplote.

[0058] U paketu 10 ploča razmenjivača 2 toplote, prve i druge ploče 48 i 50 za prenos toplote su raspoređene "rotirano" u odnosu na ploču 8 za prenos toplote. Stoga se, grebeni 36 unutar gornje desne i leve četvrtine a i b, i donje desne i leve četvrtine c i d, ploče 8 za prenos toplote naslanjaju na, unutar grebenskih kontaktnih oblasti 52, doline unutar donjih levih i desnih četvrtina i gornjih levih i desnih četvrtina, redom, unutar dolinskih kontaktnih oblasti, ploče 48 za prenos toplote. Dalje se, doline 38 unutar gornje desne i leve četvrtine a i b, i donje desne i leve četvrtine c i d, ploče 8 za prenos toplote naslanjaju na, unutar dolinske kontaktne oblasti 54, grebene unutar donjih levih i desnih četvrtina i gornjih levih i desnih četvrtina, redom, unutar grebenske kontaktne oblasti, ploče 50 za prenos toplote. U paketu 10 ploča, gornja traka 56 ploče 8 je raspoređena između donjih traka ploča 48 i 50, dok je donja traka 58 ploče 8 raspoređena između gornjih traka ploča 48 i 50. Segmenti ploče lokalno promenjenih poprečnih preseka bi trebalo da se naslanjaju jedni na druge, tj. prve grebenske i dolinske kontaktne oblasti ploče 8 za prenos toplote bi trebalo da se naslanjaju na prve dolinske i grebenske kontaktne oblasti ploča 48 i 50 za prenos toplote. Stoga, pošto ploče 8, 48 i 50 izgledaju isto, u odnosu na uzdužne i poprečne centralne ose I, t, apsolutna pozicija kontaktnih oblasti 52a prvog grebena unutar gornje desne četvrtine a, gornje leve četvrtine b, donje desne četvrtine c, i donje leve četvrtine d, redom, ploče 8 za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa apsolutnom pozicijom kontaktnih oblasti 54a prve doline raspoređenih unutar donje leve četvrtine d, donje desne četvrtine c, gornje leve četvrtine b i gornje desne četvrtine a, redom, ploče 8 za prenos toplote. Ovo je ilustrovano na sl.9 za kontaktne oblasti 52a1, 52a2, 52a3 i 52a4 prvog grebena, koje su raspoređene na istim rastojanjima (pt1, pl1), (pt2, pl2), (pt3, pl3) i (pt4, pl4) od uzdužne i poprečne centralne ose l i t u vidu kontaktnih oblasti 54a1, 54a2, 54a3 i 54a4 prve doline.

[0059] Sl. 6a i 6b ilustruju izgled unutar paketa 10 ploča pločastog razmenjivača 2 toplote unutar (sl. 6b) i izvan (sl.6a) gornjih i donjih traka oblasti razmene toplote ploča 8, 48 i 50 za prenos toplote. Trebalo bi reći da su sl. 6a i 6b pojednostavljene radi razloga jasnoće i ne prikazuju istinite poprečne preseke paketa ploča, pošto se grebeni i doline različitih ploča pružaju ukoso u odnosu jedni na druge i ne paralelno kao što je naznačeno na slikama nacrta.

Kao što je prethodno rečeno, unutar oblasti 22 razmene toplote, gornji segmenti 40 grebena 36 i donji segmenti 42 dolina 38 ploče 8 se naslanjaju na donji segment dolina i gornji segment grebena ploča 48 i 50, redom. Sa pozivanjem na sl. 6a, izvan gornjih i donjih traka, gornji segmenti grebena ploča su širi u odnosu na donje segmente dolina ploča. Sa pozivanjem na sl.

6b, unutar gornjih i donjih traka, gornji segmenti grebena ploča i donji segmenti dolina ploča su jednako široki da umanje rizik od deformacije ploče tamo gde je najveća verovatnoća da se ona dogodi. Ploče 8 i 48 formiraju kanal zapremine V1 i ploče 8 i 50 formiraju kanal zapremine V2, pri čemu je V1 jednako V2.

[0060] Umesto da budu "rotirane" jedna u odnosu na drugu, ploče u paketu ploča mogu biti "preokrenute" jedna u odnosu na drugu, kao što je ilustrovano na sl.7a i 7b. Tako postavljeni, šablon za prenos toplote ploče 8 za prenos toplote će preći šablone za prenos toplote ploča 48 i 50 za prenos toplote, kao što je shematski ilustrovano, za gornji levi segment oblasti 22 razmene toplote ploče 8 za prenos toplote, na sl. 8. Naročitije, pošto su ploče "preokrenute" jedna u odnosu na drugu, grebeni 36 (ilustrovano debljim punim linijama) ploče 8 za prenos toplote će, u grebenskim kontaktnim oblastima 62 (od kojih su neke ilustrovane pomoću kvadratića nacrtanih sa debljim linijama), preći i naslanjati se na grebene (ilustrovano debljim isprekidanim linijama) prve ploče 48 za prenos toplote. Dalje, doline 38 (ilustrovano tanjim punim linijama) ploče 8 za prenos toplote će, u dolinskim kontaktnim oblastima 64 (od kojih su neke ilustrovane pomoću kvadratića nacrtanih sa tanjim linijama), preći i naslanjati se na doline (ilustrovano tanjim isprekidanim linijama) druge ploče 50 za prenos toplote.

[0061] Shodno tome, lokacija grebenskih kontaktnih oblasti i dolinskih kontaktnih oblasti ploče 8 za prenos toplote je zavisna od toga ukoliko je ploča za prenos toplote raspoređena da bude "rotirana" ili "preokrenuta" u odnosu na druge ploče u paketu ploča.

[0062] Ds pozivanjem na sl.3 i 8, najmanje neki (ovde, svi ali moguće oni najspoljašnjiji) od grebena 36 za prenos toplote koji se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 sadrže grebensku kontaktnu oblast 62 raspoređenu unutar gornjih i donjih traka 56 i 58. Ovde, ovi grebeni za prenos toplote i grebenske kontaktne oblasti se nazivaju prvi grebeni za prenos toplote ili samo prvi grebeni 36b, i kontaktne oblasti 62b prvog grebena. Slično, najmanje neke (ovde, sve ali moguće one najspoljašnjije) od dolina 38 za prenos toplote koje se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 sadrže dolinsku kontaktnu oblast 64 raspoređenu unutar gornjih i donjih traka 56 i 58. Ovde, ove doline za prenos toplote i dolinske kontaktne oblasti se nazivaju prve doline za prenos toplote ili samo prve doline 38b, i kontaktne oblasti 64b prve doline.

[0063] Kao što je prethodno rečeno, ukoliko su prve i druge ploče 48 i 50 za prenos toplote raspoređene "preokrenuto" u odnosu na ploču 8 za prenos toplote, grebeni 36 ploče 8 za prenos toplote se naslanjaju na, unutar grebenskih kontaktnih oblasti 62, grebene, unutar grebenskih kontaktnih oblasti, ploče 48 za prenos toplote. Dalje, doline 38 ploče 8 za prenos toplote se naslanjaju na, unutar dolinskih kontaktnih oblasti 64, doline, unutar dolinskih kontaktnih oblasti, ploče 50 za prenos toplote. Gornja traka 56 ploče 8 je raspoređena između donjih traka ploče 48 i 50, dok je donja traka 58 ploče 8 raspoređena između gornjih traka ploče 48 i 50. Segmenti ploče lokalno promenjenog poprečnog preseka bi trebalo da se naslanjaju jedni na druge, tj. prve grebenske i dolinske kontaktne oblasti ploče 8 za prenos toplote bi trebalo da se naslanjaju na prve grebenske i dolinske kontaktne oblasti ploča 48 i 50 za prenos toplote. Da bi se ovo postiglo, pošto ploče 8, 48 i 50 izgledaju isto, odraz u ogledalu, preko poprečne centralne ose t ploče 8 za prenos toplote, pozicije kontaktnih oblasti 64b prve doline raspoređenih unutar gornje polovine, tj. gornje leve i desne četvrtine a i b, ploče 8 za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa pozicijom kontaktnih oblasti 64b prve doline raspoređenih unutar donje polovine, tj. donjih levih i desnih četvrtina c i d, ploče 8 za prenos toplote. Slično, odraz u ogledalu, preko poprečne centralne ose t ploče 8 za prenos toplote, pozicije kontaktnih oblasti 62b prvog grebena raspoređenih unutar gornje polovine, tj. gornjih levih i desnih četvrtina a i b, ploče 8 za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa pozicijom kontaktnih oblasti 62b prvog grebena raspoređenih unutar donje polovine, tj. donjih levih i desnih četvrtina c i d, ploče 8 za prenos toplote.

[0064] Ovo je ilustrovano na sl.9 za kontaktne oblasti 62bu1 i 62bl1 prvog grebena koje su raspoređene na istim rastojanjima (Pt1, Pl1) od uzdužnih i poprečnih centralnih osa l i t, i kontaktnih oblasti 64bu2 i 64bl2 prve doline koje su raspoređene na istim rastojanjima (Pt2, Pl2) od uzdužnih i poprečnih centralnih osa l i t.

[0065] Sl. 7a i 7b ilustruju izgled unutar paketa ploča u kome su ploče preokrenute "preokrenute" umesto "rotirane" jedna u odnosu na drugu, unutar (sl.7b) i spolja (sl.7a) gornjih i donjih traka oblasti razmene toplote ploče 8, 48 i 50 za prenos toplote. Kao što su sl.6a i 6b, sl. 7a i 7b su pojednostavljene iz razloga jasnoće i ne prestavljaju istinite poprečne preseke paketa ploča. Kao što je prethodno rečeno, unutar oblasti 22 razmene toplote, gornji segmenti 40 grebena 36 i donji segmenti 42 dolina 38 ploče 8 se naslanjaju na gornje segmente grebena i donje segmente dolina ploča 48 i 50, redom. Sa pozivanjem na sl.7a, izvan gornjih i donjih traka, gornji segmenti grebena ploča su širi u odnosu na donje segmente dolina ploča. Sa pozivanjem na sl. 7b, unutar gornjih i donjih traka, gornji segmenti grebena ploča donji segmenti dolina ploča su jednako široki. Ploče 8 i 48 formiraju kanale zapremine V3 i ploče 8 i 50 formiraju kanale zapremina V4, pri čemu je V3<V4.

[0066] Stoga, ploča 8 za prenos toplote ima jedan set grebenskih i dolinskih kontaktnih oblasti 52 i 54 za "rotirani" raspored i jedan set grebenskih i dolinskih kontaktnih oblasti 62 i 64 za "preokrenuti" raspored. Gornje i donje trake 56 i 58 su poželjno napravljene dovoljno široko tako da najmanje neki (ovde, svi ali moguće oni najspoljašnjiji) grebeni 36 za prenos toplote koji se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 sadrže grebensku kontaktnu oblast 52 i grebensku kontaktnu oblast 62 raspoređene unutar gornjih i donjih traka 56 i 58. Ovi grebeni za prenos toplote su stoga prvi grebeni 36a kao i prvi grebeni 36b. Slično, gornje i donje trake 56 i 58 su poželjno napravljene dovoljno široko tako da najmanje neke (ovde, sve ali moguće one najspoljašnjije) doline 38 za prenos toplote koje se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija 44 i 46 sadrže dolinsku kontaktnu oblast 54 i dolinsku kontaktnu oblast 64 raspoređene unutar gornjih i donjih traka 56 i 58. Ove doline za prenos toplote su onda prve doline 38a kao i prve doline 38b. U isto vreme gornje i donje trake 56 i 58 su napravljene uže što je više moguće da bi se održale asimetrične karakteristike ploče za prenos u najvećoj mogućoj meri.

[0067] Ploča 8 za prenos toplote sadrži oblast 22 razmene toplote obezbeđenu sa šablonom za prenos toplote naizmenično raspoređenih grebena 36 i dolina 38. Izvan gornjih i donjih traka 56 i 58 oblasti razmene toplote, šablon za prenos toplote je asimetričan u tome da su gornji segmenti 40 grebena 36 širi u odnosu na donje segmente 42 dolina 38. Unutar gornjih i donjih traka širina gornjih segmenata grebena je smanjena, dok je širina donjih segmenata dolina povećana, da da gornjim i donjim segmentima jednaku širinu i napravi šablon za prenos toplote lokalno simetričnim. U alterantivnim tehničkim rešenjima, širine gornjih i donjih segmenata unutar gornjih i donjih traka ne moraju biti jednake ali se mogu samo razlikovati manje nego izvan gornjih i donjih traka. Širina gornjeg segmenta može biti čak i veća u odnosu na širinu donjeg segmenta izvan gornjih i donjih traka, i manja u odnosu na širinu donjih segmenata unutar gornjih i donjih traka. Dalje, umesto promene širine gornjeg segmenta i širine donjeg segmenta unutar gornjih i donjih traka 56 i 58, samo jedna od njih može biti promenjena. Kao primer, unutar gornjih i donjih traka, širina donjih segmenata dolina može biti povećana dok širina gornjih segmenata grebena može biti održana. Alternativno, unutar gornjih i donjih traka, širina gornjih segmenata grebena može biti smanjena dok širina donjih segmenata dolina može biti održana. Takođe ovde, širina gornjeg segmenta i širina donjeg segmenta, mogu, ali ne moraju, biti jednake unutar gornjih i donjih traka. Dalje, u slučaju jednakih širina gornjih i donjih segmenata, sa pozivanjem na poprečni presek kroz, i normalno na uzdužno pružanje, grebena za prenos toplote i dolina za prenos toplote, takođe ovde grebeni i doline mogu biti simetrični sa pozivanjem na centralnu ravan unutar gornjih i donjih traka.

[0068] Gore opisano tehničko rešenje predmetnog pronalaska treba biti posmatrano samo egzemplarno. Stručnjak iz oblasti će shvatiti da tehnička rešenja o kojima se govorilo mogu biti varirana i kombinovana na više načina bez odstupanja od inventivne zamisli.

[0069] U vidu primera, gornje i donje trake unutar kojih je šablon za prenos toplote lokalno promenjen, ne moraju biti uniformne širine duž njihovog pružanja i/ili ne moraju biti kontinualne ali mogu biti isprekidane. Shodno tome, ne svi grebeni za prenos toplote i doline za prenos toplote koji se pružaju od gornjih i donjih graničnih linija moraju imati lokalno promenjen poprečni presek.

[0070] Dalje, gornje i donje trake unutar kojih je šablon za prenos toplote lokalno promenjen ne moraju se graničiti na, ali mogu biti odvojene od, gornjih i donjih graničnih linija duž dela, ili njihovog celokupnog, pružanja.

[0071] Dalje, šablon za prenos toplote ne mora biti čak lokalno promenjen blizu gornjih i donjih graničnih linija već može umesto toga biti promenjen negde drugde unutar oblasti razmene toplote, na primer duž uzdužne centralne ose ploče za prenos toplote, blizu vrhova talasa u obliku slova V šablona za prenos toplote ili blizu uzdužnih ivica oblasti razmene toplote.

[0072] Gore specificirani distributivni šablon tipa čokolade i šablon za prenos toplote tipa riblje kosti su samo egzemplarni. Normalno , pronalazak je primenjiv u vezi sa drugim tipovima šablona. Na primer, šablon za prenos toplote može da sadrži talase u obliku slova V pri čemu vrh svakog talasa usmerava od jedne duge strane ka drugoj dugoj strani ploče za prenos toplote. Dalje, grebeni za prenos toplote i doline za prenos toplote ne moraju imati poprečne preseke ilustrovane na slikama. U vidu primera, grebeni za prenos toplote i doline mogu formirati "ramena" kao što je ilustrovano u WO 2017/167598. Takođe treba reći da distributivni šablon unutar distributivnih oblasti može biti ili simetričan ili asimetričan.

[0073] Gore opisani pločasti razmenjivač toplote je paralelnog suprotno-strujnog tipa, tj. ulaz i izlaz za svaki od fluida je raspoređen na istoj polovini pločastog razmenjivača toplote i fluidi protiču u suprotnim smerovima kroz kanale između ploča za prenos toplote. Normalno , pločasti razmenjivač toplote može umesto toga da bude dijagonalnog protočnog tipa i/ili ko-strujnog (eng. co-flow) tipa.

[0074] Pločasti razmenjivač toplote iznad sadrži samo jedan tip ploče. Normalno , pločasti razmenjivač toplote može umesto toga sadržati dva ili više različitih tipova naizmenično raspoređenih ploča za prenos toplote, na primer dva tipa koji imaju različiti šablona za prenos toplote, kao što su različiti nagibi grebena za prenos toplote i dolina.

[0075] Ploča za prenos toplote ne mora biti pravougaona, ali može imati druge oblike, kao što su u suštini pravougaoni sa zaobljenim uglovima umesto pravih uglova, kružni ili ovalni. Ploča za prenos toplote ne mora biti izrađena od nerđajućeg čelika ali može biti od drugih materijala, kao što su titanijum i aluminijum.

[0076] Predmetni pronalazak bi se mogao koristiti u vezi sa drugim tipovima pločastih razmenjivača toplote umesto onih sa zaptivkom, kao što su potpuno zavareni, poluzavareni, spojeni fuzijom i lemljeni pločasti izmenjivači toplote.

[0077] Gornje i donje granične linije ne moraju biti zakrivljene, ali mogu imati druge oblike. Na primer, mogu biti ravne ili cik-cak oblika.

[0078] Oblast razmene toplote ploče za prenos toplote može sadržati gornje i donje tranzicione pojaseve koji se graniče na gornjim i donjim graničnim linijama i obezbeđeni su sa različitim šablonima u odnosu na ostatak oblasti razmene toplote, pri čemu bi gornje i donje trake bile sadržane u ovim gornjim i donjim tranzicionim pojasevima. Takvi tranzicioni pojasevi mogu, na primer, biti dizajnirani kao tranzicione oblasti ploče za prenos toplote prema EP2728292.

[0079] Treba naglasiti da se atributi prednji, zadnji, gornji, donji, prvi, drugi, treći, gornji, donji, itd. ovde koriste samo za razlikovanje detalja, a ne da izraze bilo kakvu vrstu orijentacije ili međusobnog reda između detaljia.

[0080] Dalje, treba naglasiti da je opis detalja koji nisu relevantni za ovaj pronalazak izostavljen i da su slike samo shematske, a ne nacrtane u skladu sa razmerom. Takođe treba reći da su neke brojke pojednostavljene od drugih. Stoga, neke komponente mogu biti ilustrovane na jednoj slici, ali izostavljene na drugoj slici.

Claims

Patentni zahtevi

1. Ploča (8) za prenos toplote za pločasti razmenjivač (2) toplote, koja sadrži prvu distributivnu oblast (28), oblast (22) razmene toplote i drugu distributivnu oblast (34) raspoređene uzastopno duž uzdužne centralne ose (l) ploče (8) za prenos toplote pružajući se normalno na poprečnu centralnu osu (t) ploče (8) za prenos toplote, pri čemu je oblast (22) razmene toplote obezbeđena sa šablonom za prenos toplote različitim u odnosu na šablon unutar prvih i drugih distributivnih oblasti, pri čemu je prva distributivna oblast (28) naslonjena na oblast (22) razmene toplote duž gornje granične linije (44), i druga distributivna oblast (34) je naslonjena na oblast (22) razmene toplote duž donje granične linije (46), pri čemu šablon za prenos toplote sadrži izdužene naizmenično raspoređene grebene za prenos toplote i doline (36, 38) za prenos toplote sa pružanjem ukoso u odnosu na poprečnu centralnu osu (t) ploče (8) za prenos toplote, pri čemu se odgovarajući gornji segment (40) grebena (36) za prenos toplote pruža u gornjoj ravni (T) i odgovarajući donji segment (42) dolina (38) za prenos toplote se pruža u donjoj ravni (B), pri čemu su gornje i donje ravni (T, B) paralelne jedna drugoj, pri čemu se centralna ravan (C) pruža na pola puta između, i paralelna je, gornjim i donjim ravnima (T, B) definišući granicu između grebena za prenos toplote i dolina (36, 38) za prenos toplote, pri čemu grebeni (36) za prenos toplote sadrže grebenske kontaktne oblasti (52, 62) unutar kojih su grebeni (36) za prenos toplote raspoređeni da se naslanjaju susednu prvu ploču (48) za prenos toplote u pločastom razmenjivaču (2) toplote, i doline (38) za prenos toplote sadrže dolinske kontaktne oblasti (54, 64) unutar kojih su doline (38) za prenos toplote raspoređene da se naslanjaju na susednu drugu ploču (50) za prenos toplote u pločastom razmenjivaču (2) toplote, pri čemu, unutar najmanje polovine od oblasti (22) razmene toplote, gornji segmenti (40) grebena (36) za prenos toplote imaju prvu širinu w1, i donji segmenti (42) dolina (38) za prenos toplote imaju drugu širinu w2, pri čemu je širina gornjih i donjih segmenata (40, 42) merena normalno u odnosu na uzdužno pružanje grebena za prenos toplote i dolina (36, 38) za prenos toplote, i w1≠w2, naznačena time, da gornji segment (40) od broja od prvih grebena (36a, 36b) za prenos toplote grebena (36) za prenos toplote, unutar odgovarajuće kontaktne oblasti (52a, 62b) prvog grebena grebenskih kontaktnih oblasti (52, 62), ima treću širinu w3, pri čemu, ukoliko je w1 >w2 tada je w3<w1, i, ukoliko je w1 <w2 tada je w3>w1.

2. Ploča (8) za prenos toplote prema patentnom zahtevu 1, pri čemu, ukoliko je w1>w2 tada je w3≥w2, i, ukoliko je w1 <w2 tada je w3≤w2.

3. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je w1 >w2, i pri čemu donji segment (42) od broja od prvih dolina (38a, 38b) za prenos toplote dolina (38) za prenos toplote, unutar odgovarajuće kontaktne oblasti (54a, 64b) prve doline dolinskih kontaktnih oblasti (54, 64), ima četvrtu širinu w4, w2<w4.

4. Ploča (8) za prenos toplote prema patentnom zahtevu 3, pri čemu je w4≤w3.

5. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od patentnih zahteva 3-4, pri čemu, sa pozivanjem na poprečni presek kroz, i normalno na uzdužno pružanje, grebena (36) za prenos toplote i dolina (38) za prenos toplote, prvi grebeni (36a, 36b) za prenos toplote, unutar kontaktnih oblasti (52a, 62b) prvog grebena, i prve doline (38a, 38b) za prenos toplote, unutar kontaktnih oblasti (54a, 64b) prve doline, su simetrični u odnosu na navedenu centralnu ravan (C).

6. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od patentnih zahteva 3-5, pri čemu se svaka od prvih dolina (38a, 38b) za prenos toplote pruža od jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija (44, 46).

7. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od patentnih zahteva 3-6, pri čemu, za svaku od prvih dolina (38a, 38b) za prenos toplote, kontaktna oblast (54a, 64b) prve doline je dolinska kontaktna oblast (54, 64) raspoređena najbliže navedenoj jednoj od navedenih gornjih i donjih graničnih linija (44, 46).

8. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od patentnih zahteva 3-7, pri čemu su kontaktne oblasti (54a, 64b) prve doline sadržane u odgovarajućem krajnjem segmentu (38’) prvih dolina (38a, 38b) za prenos toplote, pri čemu se krajnji segment (38’) pruža od navedene jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija (44, 46) i ima konstantnu širinu unutar donjeg segmenta (42).

9. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od patentnih zahteva 3-8, pri čemu apsolutna pozicija ((pt1, pl1), (pt2, pl2), (pt3, pl3), (pt4, pl4)), u odnosu na uzdužne i poprečne centralne ose (l, t) ploče (8) za prenos toplote, od odgovarajuće jedne od kontaktnih oblasti (52a1, 52a2, 52a3, 52a4) prvog grebena raspoređenih unutar gornje desne četvrtine (a), gornje leve četvrtine (b), donje desne četvrtine (c), i donje leve četvrtine (d), redom, ploče (8) za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa apsolutnom pozicijom ((pt1, pl1), (pt2, pl2), (pt3, pl3), (pt4, pl4)), u odnosu na uzdužne i poprečne centralne ose (l, t), ploče (8) za prenos toplote, odgovarajuće jedne od kontaktnih oblasti (54a1, 54a2, 54a3, 54a4) prve doline raspoređenih unutar donje leve četvrtine (d), donje desne četvrtine (c), gornje leve četvrtine (b) i gornje desne četvrtine (a), redom, ploče (8) za prenos toplote.

10. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od patentnih zahteva 3-9, pri čemu odraz u ogledalu, duž poprečne centralne ose (t) ploče (8) za prenos toplote, pozicije (Pt2, Pl2) od jedne od kontaktnih oblasti (64bu2) prve doline raspoređenih unutar gornje polovine (a+b) ploče za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa pozicijom (Pt2, Pl2) jedne od kontaktnih oblasti (64bl2) prve doline raspoređenih unutar donje polovine (c+d) ploče (8) za prenos toplote.

11. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu odraz u ogledalu, duž poprečne centralne ose (t) ploče (8) za prenos toplote, pozicije (Pt1, Pl1) jedne od kontaktnih oblasti (62bu1) prvog grebena raspoređenih unutar gornje polovine (a+b) ploče (8) za prenos toplote, se najmanje delimično preklapa sa pozicijom (Pt1, Pl1) jedne od kontaktnih oblasti (62bl1) prvog grebena raspoređenih unutar donje polovine (c+d) ploče (8) za prenos toplote.

12. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu se svaki od prvih grebena (36a, 36b) za prenos toplote pruža od jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija (44, 46).

13. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu, za svaki od prvih grebena (36a, 36b) za prenos toplote, kontaktna oblast (52a, 62b) prvog grebena je grebenska kontaktna oblast (52, 62) raspoređena najbliže navedenoj jednoj od navedenih gornjih i donjih graničnih linija (44, 46).

14. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu su kontaktne oblasti (52a, 62b) prvog grebena sadržane u odgovarajućem krajnjem segmentu (36') prvih grebena (36a, 36b) za prenos toplote, pri čemu se krajnji segment (36') pruža od navedene jedne od navedenih gornjih i donjih graničnih linija (44, 46) i ima konstantnu širinu unutar gornjeg segmenta (40).

15. Ploča (8) za prenos toplote prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu su gornje i donje granične linije (44, 46) ne-prave.