適于熱交換和/或物質(zhì)交換的板機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】適于熱交換和/或物質(zhì)交換的板機(jī)構(gòu)，具有在各自形成空隙(Z0，Z1，Z2，Z3)的情況下沿周向密封(1)排齊并列的多個(gè)板(P0，P1，P2，P3)，它們具有用于流體的上流通開(kāi)口(2，3)和下流通開(kāi)口(4，5)，一組上下流通開(kāi)口(2，5)被指定給至少兩種流體并通過(guò)相應(yīng)布置的密封與從上向下被流過(guò)的每個(gè)第二板間空隙(Z1，Z3)連通，其中，配流噴槍(6)是在所述板(P0，P1，P2，P3)的彼此對(duì)齊的上流通開(kāi)口(2)內(nèi)延伸的，貫穿所述上流通開(kāi)口的所述配流噴槍具有用于至少其中一種所述流體的流出口(6a)。此時(shí)重要的是，該配流噴槍(6)的流出口(6a)對(duì)準(zhǔn)下述的板間空隙(Z0，Z2)，所述板間空隙設(shè)置在用于待混流體的所述第二板間空隙(Z1，Z3)之間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
適于熱交換和/或物質(zhì)交換的板機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及適于熱交換和/或物質(zhì)交換的板機(jī)構(gòu)，其具有在分別形成空隙情況下沿周向密封排齊并列的多個(gè)板，這些板具有用于流體的上流通開(kāi)口和下流通開(kāi)口，其中，一組上流通開(kāi)口和下流通開(kāi)口被指定給至少兩種待混流體并通過(guò)相應(yīng)布置的密封與從上向下被流過(guò)的每個(gè)第二板間空隙相連，其中，配流噴槍是在所述組的彼此對(duì)齊的上流通開(kāi)口內(nèi)延伸的，貫穿所述上流通開(kāi)口的所述配流噴槍具有用于至少一種流體的流出口。
【背景技術(shù)】
[0002]就在此和以下采用術(shù)語(yǔ)“密封”或“封閉”或類(lèi)似用語(yǔ)而言，它不僅涉及在相鄰板之間的單獨(dú)的真正密封，也包含所述板通過(guò)焊接或釬焊即沒(méi)有附加密封地材料融合連接。
[0003]本發(fā)明基于本身已知的板式換熱器，其中許多流通開(kāi)口相對(duì)于板間空隙被封閉，從而每個(gè)第二板間空隙被其中一種流體流過(guò)，位于其間的板間空隙被另一種流體流過(guò)。例如參見(jiàn)同一
【申請(qǐng)人】的DE 103 22 406，其內(nèi)容被援引且因而成為本申請(qǐng)內(nèi)容。在此申請(qǐng)中已經(jīng)論述了以流入介質(zhì)盡量均勻地施加至板間空隙。對(duì)此提議:在板的流入側(cè)設(shè)置許多流入開(kāi)口，它們延伸在整個(gè)板寬范圍，因此造成在板間空隙寬度范圍對(duì)板間空隙均勻施加。
[0004]除此之外還有以下要求，給每個(gè)第二板間空隙施以一種流體的兩個(gè)不同相，S卩，不僅施以液相，也施以氣相。在此情況下，首先在液相情況下須考慮保證均勻分配給對(duì)應(yīng)的板間空隙。對(duì)此DE I 269 144(作為本申請(qǐng)權(quán)利要求1前序部分的基礎(chǔ))提出:在上流通開(kāi)口中設(shè)有呈噴管形式的配流噴槍。噴管具有徑向延伸的噴流孔，液體通過(guò)噴流孔在橫穿周?chē)臍怏w空間情況下被供給其對(duì)應(yīng)的板間空隙。通過(guò)這種方式，在板間空隙之前和之中造成液相和氣相的混勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明基于以下任務(wù):進(jìn)一步改善兩相的混勻，尤其保證液相在整個(gè)板寬范圍潤(rùn)濕板表面。此時(shí)，應(yīng)該引起在兩種流體之間的大接觸面積，從而不僅有利于兩種液體之間的物理反應(yīng)且尤其是吸收過(guò)程，也促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。結(jié)果，本發(fā)明不僅應(yīng)該適用于相同物質(zhì)的液相和氣相的混合和反應(yīng)，也適用于不同物質(zhì)的液相和氣相的混合和反應(yīng)。尤其是，本發(fā)明應(yīng)該以緊湊且低成本的結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，如此完成該任務(wù)，即，該配流噴槍的流出口對(duì)準(zhǔn):設(shè)置在所述第二板間空隙之間的板間空隙。
[0007]因此，這些流出口對(duì)于待混流體不是對(duì)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的板間空隙，而是對(duì)準(zhǔn)相鄰的“假”板間空隙。這些相鄰的板間空隙是就其熱傳遞而言起效的區(qū)域，即與板間空隙的主要部分相關(guān)，按照常見(jiàn)方式通過(guò)密封相對(duì)于待混流體被封閉。因此，所述流體只能流入“假”板間空隙的上邊緣區(qū)中，即只能到達(dá)在上流通開(kāi)口下方的一般幾毫米到幾厘米處延伸的所述密封。由此，混合流體且尤其是液相在所述密封上方積蓄，直到液面高度增高到在其上方的流通開(kāi)口的下邊緣。接著，該液體可以通過(guò)該流通開(kāi)口流入開(kāi)放的“真”板間空隙。即，該流通開(kāi)口在某種程度上形成堤壩，該堤壩在“假”板間空隙內(nèi)蓄攔液體，從而液體只能在達(dá)到足夠的灌充量時(shí)才溢流至其對(duì)應(yīng)的“真”板間空隙。由此出現(xiàn)液體無(wú)壓分配到“真”板間空隙且在向下流動(dòng)時(shí)出現(xiàn)最佳的薄膜潤(rùn)濕。
[0008]使用流通開(kāi)口作為堤壩導(dǎo)致液體被最佳分配到板間空隙中，確切說(shuō)不僅通過(guò)潤(rùn)濕整個(gè)板寬，而且與均施加給在噴槍方向上前后相繼的板間空隙相關(guān)。
[0009]同時(shí)，出現(xiàn)兩種流體之間的接觸面積的增大，由此明顯加速兩種流體之間的反應(yīng)。這樣的反應(yīng)可以是吸收過(guò)程，尤其當(dāng)其中一種流體以液相存在而另一種流體以氣相存在時(shí);但它也可以是化學(xué)反應(yīng)。在這兩種情況下，可以通過(guò)流過(guò)相鄰板間空隙的加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)來(lái)輸入熱或散走熱，視它是否是吸熱過(guò)程或放熱過(guò)程。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的板機(jī)構(gòu)由此開(kāi)創(chuàng)了在物理和化學(xué)工藝流程中的嶄新的應(yīng)用可能性。[0011 ]但也在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，尤其在絕熱過(guò)程中，通常被加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)流過(guò)的板間空隙被閑置并且只用其來(lái)構(gòu)成期望的堤壩。
[0012]尤其合適的是，該配流噴槍的流出口直接設(shè)置在所述第二板間空隙內(nèi)。于是，它們不需傾斜延伸，而是可以徑向取向，由此一來(lái)，對(duì)準(zhǔn)精度被明顯提高并且尤其也與液體流出速度無(wú)關(guān)。
[0013]為了更好地充分利用堤壩功能而適當(dāng)?shù)氖牵淞鲊姌屟由煊谄渲械倪@些流通開(kāi)口至少在下側(cè)區(qū)域內(nèi)不具有常見(jiàn)的圓形輪廓，而是取而代之地具有大致水平的邊緣，該邊緣明顯在其對(duì)應(yīng)的密封上方延伸且至少延伸經(jīng)過(guò)流通開(kāi)口最大寬度的約60%、最好是至少約75%。
[0014]另外建議，這些板在圍繞配流噴槍的流通開(kāi)口下方具有至少一個(gè)小許多的排空開(kāi)口。排空開(kāi)口的任務(wù)是，當(dāng)板機(jī)構(gòu)不再被運(yùn)行時(shí)，所蓄攔的液體還能排流入“真”板間空隙中。排流開(kāi)口因此應(yīng)該在最深區(qū)域內(nèi)緊接位于流通開(kāi)口周?chē)拿芊獾纳戏健?br>[0015]因?yàn)樵撆淞鲊姌尵哂斜葒@其的流通開(kāi)口小許多的直徑，故建議其僅被液相流過(guò)，而氣相在包圍配流噴槍的環(huán)形空間內(nèi)流動(dòng)。但如果這兩種流體都是液體，則建議將較黏稠的和/或比重較大的液體供給配流噴槍。
[0016]當(dāng)優(yōu)選在吸收式制冷機(jī)或吸收式熱栗的范圍內(nèi)將板機(jī)構(gòu)用于吸收制冷劑時(shí)合適的是，通過(guò)液體吸收制冷劑蒸氣。此時(shí)，相鄰的板間空隙被冷卻劑流過(guò)，冷卻劑獲得并送走在吸收時(shí)出現(xiàn)的熱。
[0017]在板機(jī)構(gòu)內(nèi)沒(méi)有進(jìn)行吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)合中建議，可連通至加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的板間空隙(此時(shí)是閑置的)包含多個(gè)間隔體，這些間隔體保證被流體流過(guò)的相鄰板間空隙不鼓凸。
[0018]這些間隔體適當(dāng)?shù)赜刹ɡ诵涡筒臉?gòu)成，其呈條狀延伸穿過(guò)待支承的板間空隙。
[0019]本發(fā)明的另一個(gè)合適的改進(jìn)方案在于，所謂的第二板間空隙(即應(yīng)在此發(fā)生在多種流體之間的物理或化學(xué)過(guò)程或反應(yīng)的板間空隙)，具有比相鄰的板間空隙更大的空隙厚度?？p隙厚度比例與不同體積流匹配，適當(dāng)?shù)貫?:1至1: 2之間。
[0020]為了進(jìn)一步增大兩種待混流體之間的接觸面積而在本發(fā)明改進(jìn)方案中建議，在與之對(duì)應(yīng)的板間空隙內(nèi)設(shè)置呈波浪形走向的中間層，該中間層在其波峰處貼靠至少一個(gè)板且最好是貼靠?jī)蓚€(gè)板并且被許多孔穿過(guò)。由此，這些流體在向下流過(guò)板間空隙時(shí)遇到穩(wěn)定的紊流和混合。同時(shí)，該中間層可起到間隔體作用，視乎相鄰板間空隙之間存在哪種壓差而定。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的板機(jī)構(gòu)的優(yōu)選用途在權(quán)利要求16至20中被限定。此時(shí)實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)，即，稠度截然不同的物質(zhì)在與之對(duì)應(yīng)的板間空隙內(nèi)被最佳混合，這是因?yàn)橐缌鞯虊卧诹魅雲(yún)^(qū)域內(nèi)就已造成大致滴狀的液體流動(dòng)成為液體沿板寬度的寬廣分配。此時(shí)在能量方面很有利的是，不再像迄今那樣通過(guò)在配流噴槍內(nèi)的高壓和相應(yīng)壓力損失引起比較粘稠的流體分布到各個(gè)板間縫隙。
【附圖說(shuō)明】
[0022]從以下對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明以及附圖中得到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0023]圖1是板機(jī)構(gòu)的板的俯視圖；
[0024]圖2是多個(gè)并排布置的板的放大豎向剖視圖；
[0025]圖3是沿圖2的線II1-1II的橫剖視圖；
[0026]圖4是幾個(gè)相鄰的板的水平剖視圖；和
[0027]圖5是板機(jī)構(gòu)的斜視圖；
[0028]圖6示出板機(jī)構(gòu)應(yīng)用在吸收循環(huán)范圍內(nèi)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示出常見(jiàn)的板式換熱器的板俯視圖。它在外周面具有環(huán)繞的邊緣密封I并在其四個(gè)角具有四個(gè)常見(jiàn)的流通開(kāi)口2、3、4和5。在此，兩個(gè)上/下對(duì)置的流通開(kāi)口(在此是流通開(kāi)口 2和5)通過(guò)密封圈2a和5a相對(duì)于板的可見(jiàn)傳熱面被隔斷，而另外兩個(gè)流通開(kāi)口 3、4相對(duì)其開(kāi)放，因而流入流通開(kāi)口的流體能潤(rùn)濕該可見(jiàn)板面，就像由所畫(huà)箭頭所示的那樣?？梢?jiàn)板面屬于在圖2中的通常被加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)流過(guò)的板間空隙Zo或Z2。
[0030]而在所示板P1后面有被指定給待混流體的空隙Z1SZX見(jiàn)圖2)。因而在那里流通開(kāi)口 3、4被密封環(huán)繞，而在所示板的背面缺少密封2a、5a。
[0031 ]另外，人們可在圖1和圖2中看到，在上流通開(kāi)口 2中設(shè)有直徑小許多的配流噴槍6。如圖2所示，配流噴槍6沿軸向貫穿彼此相鄰的板Po、P1、P2、P3、P4的多個(gè)流通開(kāi)口 2。在非指定給待混流體的板間空隙中(即在“假”板間空隙Zo、Z2*)，配流噴槍6分別具有向下突出的流出口 6a。
[0032]在板式換熱器運(yùn)行中，這些流通開(kāi)口2被第一流體(大多是氣體)流過(guò)，而配流噴槍6被第二流體(一般是液體)流過(guò)。在氣態(tài)第一流體被順利分配至“真”板間空隙時(shí)，液態(tài)流體借助配流噴槍6首先被供給“假”板間空隙Zo、Z2，在所述“假”板間空隙處，流通開(kāi)口 2被所述密封2a環(huán)繞。因而，“假”板間空隙一直被填充液體，直至達(dá)到流通開(kāi)口 2的下邊緣。在圖2和圖3中示出了這種狀態(tài)。
[0033]在液體繼續(xù)供入時(shí)，在密封2a內(nèi)的板部分起到堤壩作用，液體在兩側(cè)越過(guò)堤壩作為薄膜向下流入“真”板間縫隙中。在此，流通開(kāi)口 2的下邊緣由筆直的水平延伸的邊緣部2b構(gòu)成，以便溢流開(kāi)始時(shí)就具有一定寬度。邊緣部2b此時(shí)在這樣的高度水平延伸，其最好高于在密封2a的下邊緣與配流噴槍6兩者之間距離的一半。
[0034]在具有長(zhǎng)配流噴槍6的很大的板疊組情況下，可能合適的是:流出口6a的橫截面隨著離液體入口越遠(yuǎn)而增大。由此獲得液體更均勻地分配到后續(xù)接連的板間空隙。
[0035]圖4示出多個(gè)板的水平剖開(kāi)部分。在此，在板間空隙內(nèi)設(shè)有呈波浪狀內(nèi)襯形式的間隔體7、8。如此設(shè)定該間隔體的尺寸，即它們貼靠?jī)蓚€(gè)相鄰的板并因此造成:橫向于板平面的對(duì)這些板的支承。由此避免在相鄰板間空隙之間有大壓差時(shí)的板鼓凸。
[0036]此外，這些設(shè)于被待混流體流過(guò)的板間空隙內(nèi)的間隔體(在此實(shí)施例中是間隔體7)配設(shè)有多個(gè)開(kāi)口 7a。由此，流體可流過(guò)間隔體7，由此利于其混合。
[0037]圖4還示出:板間空隙可以具有不同的空隙尺寸，不同于圖3所示。尤其是，比之被加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)流過(guò)或未占用的板間空隙，被待混流體流過(guò)的板間空隙可以具有更大的空隙寬度。
[0038]圖5示出要用在吸收過(guò)程中的完整的板機(jī)構(gòu)的斜視圖。在此，如圖1的左上區(qū)域所示，規(guī)定了輸入氣態(tài)或蒸汽狀的工作介質(zhì)和要與之混合的溶劑。在溶劑被供給配流噴槍6的情況下，通過(guò)彎管16實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的輸入。在板孔2內(nèi)延伸的配流噴槍6相對(duì)于彎管16被密封并且在合適的部位橫穿它。由此，工作介質(zhì)和溶劑可以被單獨(dú)加入并且兩種流體的混合恰好僅始于板上方。
[0039]在左下邊緣處，富含工作介質(zhì)的溶液在接管17處流出該板機(jī)構(gòu)。
[0040]接管18和19對(duì)應(yīng)于圖1中的流通開(kāi)口3、4并且用于冷卻水的流入或流出，冷卻水獲得在吸收過(guò)程中散發(fā)的熱。
[0041]圖6示出該板機(jī)構(gòu)在吸收過(guò)程中的優(yōu)選應(yīng)用，在所示實(shí)施例中是用在吸收式制冷機(jī)中，但同樣用在吸收式熱栗中是合適的。
[0042]吸收式制冷機(jī)或熱栗的功能是已知的現(xiàn)有技術(shù)，因而未詳加描述。就此重要的是:形成在圖6中由附圖標(biāo)記A標(biāo)示的吸收體。給它供應(yīng)呈氣狀或蒸汽狀的合適的工作介質(zhì)。該工作介質(zhì)應(yīng)該與溶劑混合，以便在兩種流體之間出現(xiàn)吸收過(guò)程。為此，大多具有相對(duì)黏稠稠度的溶劑被供給配流噴槍6，而氣狀或蒸汽狀的工作介質(zhì)被供給配流噴槍周?chē)目臻g。兩種流體的混合在所謂的第二板間空隙內(nèi)進(jìn)行，在這里，通過(guò)將液體分配到板間空隙的寬度范圍，提供了在工作介質(zhì)和溶劑之間的大的反應(yīng)面積。由此在橫穿板間空隙時(shí)出現(xiàn)了:通過(guò)溶劑強(qiáng)烈吸收工作介質(zhì)，并且在流過(guò)板間空隙后，溶劑在下端離開(kāi)板間空隙時(shí)富含了大量工作介質(zhì)。
[0043]在吸收過(guò)程中釋放的過(guò)程熱Qa被流入所述第一板間空隙的流體獲得并送走。
[0044]在這里，與吸收過(guò)程相關(guān)地描述了用途。但將板機(jī)構(gòu)用于化學(xué)反應(yīng)也同樣在本發(fā)明的范圍內(nèi)，此時(shí)不同的物質(zhì)應(yīng)在板間空隙內(nèi)混合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適于熱交換和/或物質(zhì)交換的板機(jī)構(gòu)，其具有多個(gè)板(Po，Pi，P2，P3)，所述多個(gè)板在分別形成空隙(ZhZhZ2,Z3)的情況下沿周向密封(I)排齊并列，這些板具有用于流體的上流通開(kāi)口(2，3)和下流通開(kāi)口(4，5)， 其中，一組所述上流通開(kāi)口和下流通開(kāi)口( 2，5)被指定給至少兩種流體并通過(guò)相應(yīng)布置的密封與從上向下被流過(guò)的每個(gè)第二板間空隙(Z1, Z3)連通，并且 其中，配流噴槍(6)是在所述板(Po，P1，P2，P3)的彼此對(duì)齊的上流通開(kāi)口⑵內(nèi)延伸的，貫穿所述上流通開(kāi)口的所述配流噴槍具有用于至少其中一種所述流體的流出口(6a)， 其特征是， 該配流噴槍(6)的流出口(6a)對(duì)準(zhǔn)下述板間空隙(Zo，Z2)，所述板間空隙設(shè)置在用于待混合的流體的所述第二板間空隙(Z1，Z3)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1的板機(jī)構(gòu)，其特征是，該流出口(6a)大致沿徑向向下并且就位在所述第二板間空隙(Zo，Z2)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1的板機(jī)構(gòu)，其特征是，用于該配流噴槍(6)的流通開(kāi)口(2)具有大致水平延伸的下邊緣(2b)。4.根據(jù)權(quán)利要求3的板機(jī)構(gòu)，其特征是，該水平延伸的下邊緣(2b)具有該流通開(kāi)口(2)的直徑的至少60 %、優(yōu)選75 %的長(zhǎng)度。5.根據(jù)權(quán)利要求1的板機(jī)構(gòu)，其特征是，這些板(Po，P1，P2，P3)在圍繞該配流噴槍(6)的流通開(kāi)口(2)下方具有至少一個(gè)較小的排空開(kāi)口(10)。6.根據(jù)權(quán)利要求5的板機(jī)構(gòu)，其特征是，該排空開(kāi)口(10)在最低區(qū)域位于圍繞該流通開(kāi)口(2)的密封(2a)上方。7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的板機(jī)構(gòu)，其特征是，該配流噴槍(6)被指定給液相流體。8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的板機(jī)構(gòu)，其特征是，該流通開(kāi)口(2)的圍繞所述配流噴槍(6)的區(qū)域被指定給氣相流體。9.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的板機(jī)構(gòu)，其特征是，在有兩種待相互混合的液體情況下，該配流噴槍(6)被指定給較黏稠的液體。10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的板機(jī)構(gòu)，其特征是，被指定給該配流噴槍(6)的液體是適于吸收另一流體的液體。11.根據(jù)權(quán)利要求10的板機(jī)構(gòu)，其特征是，被指定給該配流噴槍(6)的液體是離子液。12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的板機(jī)構(gòu)，其特征是，與前述第二板間空隙(Zo，Z2)相鄰設(shè)置的板間空隙(Zl，Z3 )能被連通至加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)。13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的板機(jī)構(gòu)，其特征是，至少所述被指定給待混流體的板間空隙(Z1, Z3)包括間隔體(7)。14.根據(jù)權(quán)利要求13的板機(jī)構(gòu)，其特征是，該間隔體(7)被構(gòu)成為波浪型材。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的板機(jī)構(gòu)，其特征是，該間隔體(7)具有許多流通開(kāi)孔(7a)。16.將根據(jù)前述權(quán)利要求之一項(xiàng)或更多項(xiàng)的板機(jī)構(gòu)用作吸收器的用途。17.根據(jù)權(quán)利要求16的用途，其特征是，兩種執(zhí)行吸收過(guò)程的流體被指定給所述第二板間空隙(Z1，Z3)，并且兩種流體之一流過(guò)該配流噴槍(6)018.根據(jù)權(quán)利要求17的用途，其特征是，該液態(tài)流體或較為黏稠的流體流過(guò)該配流噴槍(6)ο19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的用途，其特征是，該氣態(tài)流體或蒸汽態(tài)流體流入該配流噴槍(6)周?chē)目臻g。20.根據(jù)權(quán)利要求17至19之一的用途，其特征是，該液態(tài)流體是離子液。
【文檔編號(hào)】F28F9/02GK106030230SQ201580007587
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日
【發(fā)明人】福爾克爾·瓦格納, 妮娜·默克爾, 卡爾海因茨·沙伯
【申請(qǐng)人】Api施密特--布萊頓兩合公司