SE458961B - Vaermevaexlare med flaensar - Google Patents

Description

458 961 10 15 20 25 30 35 2 mande turbulensvirvlar på ett signifikant sätt strömnings- motståndet, varför medieflödet i mellanrummet mellan fläns- plattorna kräver avsevärt större matning. Utföres distans- elementet genom utsprâng i plâtplattan, försämras värme- överföríngen även genom att plåflänsen får tunnare mate- rialtjocklek på grund av utbuktningen.

För att motverka ovannämnda olägenheter och minska dem är olika lösningar förut kända. Deras väsentliga egenskap ligger i det faktum att i syfte att minska me- diets strömningsmotstånd och det döda utrymmet kanalerna bildas i form av rör med ovalt eller elliptiskt tvärsnitt.

Dessa rör sträcker sig i det mellan flänsplattorna ström- mande mediets flödesriktning. En sådan lösning beskrives i DE-PS 2 123 723 samt även i andra publikationer, t ex Transactions of ASME, Series "B", Maj 1966.

Ett kännetecken för ovala rör och liknande förslag är att de döda utrymmena visserligen har reducerats men att de inte har eliminerats, och fastän flödesegenskaperna av värmeväxlare med flänsar, som är uppbyggda på detta sätt, säkerligen förbättras kan de hur som helst förbättras ytter- ligare.

Vid användningen av ovala eller elliptiska rör kan med svårighet säkerställas, att den metalliska kontakten, som garanterar god värmeledningsförmåga mellan kanalen och flänsplattorna, bibehâlles under hela användningsperioden.

Om nämligen ett rör med sådant tvärsnitt sättes under ar- bets- eller provtryck får röret under tryckets inverkan en tendens att intaga ett rundare tvärsnitt. Om denna process upprepas flera gånger kan den metalliska kontak- ten mellan röret och flänsplattorna gå förlorad, vilket försämrar värmeöverföringen.

Vid sidan om de beskrivna olägenheterna är rör med ovalt eller elliptiskt tvärsnitt i hâllfasthetsavseende mera ogynnsamma. Vidare är deras tillverkning mera kompli- cerad och därmed mera kostnadskrävande.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en värmeväxlare med flänsar, som är fri från ovan- 10 15 20 25 30 35 458 961 3 nämnda olägenheter och i vilken döda utrymmen och turbu- lensvirvlar inte utbildas, vilka ökar mediets strömnings- motstånd.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är den fläns- försedda värmeväxlarens strömningsmotstånd lägre än vid tidigare utföranden och samtidigt är dess värmeöverförings- faktor större. Alla dessa gynnsamma egenskaper förverk- ligas samtidigt med en förenkling av tillverkningen.

Uppfinningens grundtanke är insikten av det faktum att utvecklingen av döda utrymmen bakom kanalerna kan på enklaste sätt och mest effektivt förebyggas därigenom att rummet bakom kanalerna mellan flänsplattorna fylles med ett solitt material, varigenom man erhåller en flödeskanal, som säkerställer laminär strömning hos det mellan fläns- plattorna strömmande materialet.

På detta sätt kan de termodynamiska egenskaperna hos värmeväxlaren och dess strömningsmotstånd göras oberoende av hur kanalernas tvärsnitt ser ut.

Den uppgift som skall lösas genom föreliggande upp- finning är en sådan modifikation av de kända flänsförsedda värmeväxlarna, att alla eller åtminstone en del av de stäl- len, där turbulensbildning uppkommer och döda utrymmen bildas, undantas från flödesrummet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen löses ovan- nämnda uppgift så att distansbandets bredd är störst i de slutna kanalernas närhet, att distansbandets bredd ändrar sig kontinuerligt mellan tvâ ställen med samma bredd samt att första derivatan av en funktion, som beskriver bredd- ändringen i denna sektion, har åtminstone ett område med negativt förtecken och ett med positivt förtecken.

Enligt en fördelaktig utföringsform av den flänsför- sedda värmeväxlaren enligt uppfinningen är utmed fläns- plattornas sidor eller åtminstone en del av dem omväxlande distansband anordnade på sådant sätt, att de bildar ett strömlinjeformigt flödesrum.

En fördel med ovannämnda utförande är att monteringen av distansband omfattar många kanaler, varigenom värme- växlarens tillverkning och underhåll blir enklare. 45-8 961 10 15 20 25 30 35 4 Vid ytterligare en fördelaktig utföringsform av fläns- försedda värmeväxlare enligt uppfinningen utgöres distans- bandets längdaxel av en tvådimensionell kurva eller en kurva i rummet.

' En fördel med ovannämnda utföringsform är att det mellan flänsplattorna strömmande mediets flödesriktning kan ändras inuti värmeväxlaren och att dess uppehâllstid kan ökas utan att minska dess hastighet.

Vid en annan fördelaktig utföringsform av den fläns- försedda värmeväxlaren enligt uppfinningen bildas på fläns- plattornas yta turbulensbildare, smala ribbor. företrädesvis anordnas Dessa slutar lämpligen i närheten av distans- bandens sidomantelytor eller berör dem.

En fördel med ovannämnda utföringsform är att de på flänsplattornas yta anordnade turbulensbildarna ytter- ligare förbättrar värmeöverföringen och distansband som i huvudsak är tjockare än flänsplattorna säkerställer god värmeförsörjning av ribborna, som anordnas längre bort från de slutna kanalerna. det faktum, lar, En ytterligare fördel innebär att smala ribbor berör distansbandens sidomant- och på detta sätt sker värmeöverföringen även på ytor, som ligger mittemot varandra.

Vid en ytterligare fördelaktig utföringsform av den flänsförsedda värmeväxlaren enligt uppfinningen bildas distansbandet av bandsektioner. Dessutom överskrider av- ståndet sett i flödesriktningen mellan bandsektionerna företrädesvis inte distansbandets maximala bredd.

En fördel med ovannämnda utförande är - ifall konstruk- tions- eller tillverkningsskäl motiverar detta - att distans- elementet, som med hänsyn till sin väsentliga egenskap och funktion är bandformad, även kan formas av bandsektioner.

Flödet av ett medium som ledes samma väg i ett band kan nämligen också säkerställas genom ett sådant arrangemang och dessutom är det naturligtvis generellt fördelaktigt att minimera avståndet mellan bandsektionerna.

Uppfinningen skall nu närmare förklaras i anslutningy till på bifogade ritning mera detaljerat âtergivna konstruk- tionsformer. Därvid visar ' 10 15 20 25 30 35 458 961 5 figyj en vy uppifrån av en utföringsform av en fläns- försedd värmeväxlare enligt uppfinningen; fig 2 ett snitt A-A genom den flänsförsedda värmeväx- laren enligt fig 1 sett från sidan; fig 3 och 4 konstruktiva lösningar av ytterligare ut- föringsformer av en flänsförsedd värmeväxlare enligt upp- finningen. d ' Den i fig 1 återgivna värmeväxlaren består av plåt- flänsar 1, distansband 2 och kanaler 3. Distansbanden 2 är mellan plåtflänsarna påträdda på kanalerna 3 på sådant sätt, att i mellanrummet mellan distansbanden 2 bildas ett bandformigt flödesrum för flödesmediet. Det andra mediet som deltar i värmeväxlingen strömmar genom kana- lerna 3.

Fig 3 illustrerar en utföringsform av den plâtfläns- försedda värmeväxlaren enligt uppfinningen, varvid små ribbor 5 har utformats ur plåtflänsarnas 1 yta, som sträcker sig praktiskt taget till distansbandens 2 kanter. På detta sätt säkerställes värmetillförsel till ribborna, som ligger längre ifrån kanalerna 3 genom att distansbanden 2 har be- Av fig 3 framgår vidare, att tvärsnittet 7 korsas av det kombine- tydligt större tvärsektion än plâtflänsarna 1. rade värmeflödet från många små ribbor 5. Denna tvärsek- tion 7 vid utföringsformen med distansband 2 är avsevärt större än om distansringar anbringas. På detta sätt minskar värmemotstándet i stor utsträckning.

Vid den i fig 4 âtergivna utföringsformen av den fläns- försedda värmeväxlaren enligt uppfinningen är distansbanden 2 bildade av bandsektioner mellan vilka det finns ett luft- rum men tillsammans bildar de ett bandlikt flödesmellan- rum, som är lämpligt att leda flödesmediet, varigenom även flödesriktningen 4 bestämmes.

En fördel med den flänsförsedda värmeväxlaren enligt uppfinningen är att vid dess tillämpning de döda rummen och avlösta turbulenserna, som mycket kraftigt försämrar både de termodynamiska och strömningstekniska egenskaperna, likväl kan elimineras om ovanstående förslag tillämpas vid 458 961 10 15 6 värmeväxlaren. Värmeväxlarens strömningsmotstånd kan göras oberoende_av kanalernas tvärsnittsform. Därför kan denna ur termodynamiska, tillverkningstekniska och_1iknande syn- vinklar modifieras optimalt, eftersom ett strömningstek- niskt optimum kan uppnås genom konstruktiva åtgärder be- träffande distansbanden.

En annan fördel är att kanalernas värmebelastning ut- med deras periferi blir likformig.

Värmeväxlarens motstånd avtar påtagligt, varigenom åtgår mindre energi för att åstadkomma medieflödet mellan flänsplattorna. Härigenom ökar den specifika ventilationskapaciteten, dvs förhållan- det mellan överförd energi och den energi som upprätthåller medieflödet.

En ytterligare fördel med värmeväxlaren enligt upp- finningen är dess enkla tillverkning, underhåll och var- aktigheten av dess egenskaper.

Claims (5)

10 15 20 25 30 458 961 PATENTKRAV

1. l. Flänsförsedd värmeväxlare med åtminstone två flänsplattor (1) med önskat tvärsnitt och form, som på åtminstone en del av sin yta är åtskilda av ett mellanrum och har åtminstone två kanaler (3) med sluten profil, företrädesvis rör med cirkulârt tvärsnitt, som sträcker sig genom nämnda flänsar (l), och ett distansband (2) med varierande bredd mellan flänsplattorna (1), k ä n n e - t e c k n a d därav, att distansbandets bredd är störst i de slutna kanalernas (3) närhet, att distansbandets (2) bredd ändrar sig kontinuerligt mellan två ställen med samma bredd samt att första derivatan av en funktion som beskriver breddändringen i denna sektion har åtminstone ett område med negativt förtecken och ett med positivt förtecken.

2. Värmeväxlare enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att utmed flänsplattornas (l) sidor eller åtminstone en del av dem omväxlande distansband (2) är anordnade på sådant sätt, att de bildar ett ström1inje~ formigt flödesrum.

3. Värmeväxlare enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att åtminstone ett distansbands (2) längdaxel utgöres av en tvådimensionell kurva eller en kurva i rummet.

4. Värmeväxlare enligt något eller några av före- gående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att på fläns- plattornas (l) yta utformats små ribbor (5), som slutar företrädesvis i närheten av distansbandens (2) sidkantytor eller att de berör dem.

5. Värmeväxlare enligt något eller några av före- gående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att distans- bandet (2) bildas av sektioner samt att i flödesriktning sett avståndet mellan sektionerna är företrädesvis mindre än distanbandets (2) största bredd.