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Verfahren zur Temperatureinstellung beim Wärmeaustausch und ein Plattenwärmeaustauscher
hierfür. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung der durch
Wärmeaustausch erreichten Temperatur mindestens eines der durch einen Plattenaustauscher
strömenden Medien, in welchem die Platten in ein und demselben Rahmen eingespannt
sind, wobei die Abdichtung zwischen den Platten durch Randdichtungen geschieht und
die Platten sowohl in ihrer Grösse `als auch in ihrer Aussenform einander identisch
sind. Plattenwärmeaustauscher haben mehrere vorteilhafte Merkmale, die ihre Verwendung
in industriellen Anlagen wünschenswert erscheinen lassen. Sie können u.a. leicht
dem in einem besonderen Falle gewünschten Wärmeaustauschvermögen durch die Verwendung
einer entsprechenden Anzahl von Platten angepaBt
werden. Ausserdem
können sie zum Reinigen leicht auseinandergenommen werden. Bei einem Wärmeaustauscher
soll gewöhnlich eine bestimmte Temperatur zumindest für das eine der Wärmeaustauschmedien
erreicht werden. In der Praxis werden beide Medien dem Wärmeaustauscher
je mit ihrer bestimmten Temperatur zugeführt. Wenn ein Plattenwärmeaustauscher
mit einer bestimmten Anzahl Platten verwendet wird, geschieht es oft, daß die Temperatur
eines der aus dem Wärmeaustauscher austretenden Medien beispielsweise eine geringere
als die gewünschte Temperatur hat. Wenn dann die Anzahl der Platten erhöht wird,
so daß das jeweilige Medium durch einen zusätzlichen Plattenzwischenraum z.B. in
Reihenschaltung hindurchtritt, kann die Temperatur des Mediums zu hoch werden. Mit
anderen Worten, ein Plattenwärmeaustauscher hat den Nachteil, daß die Temperatur
des Mediums oder der Medien die den Wärmeaustaus cher verlassen, nur stufenweise
eingestellt werden kann.-Erfindungsgemäß ist es nun möglich, die gewünschte eingestellte
Temperatur in einer elastischeren Weise als bisher zu erreichen oder dieser nahezukommen,
wenn das jeweilige Medium durch mehrere Plattenzwischenräume in Lagen von mindestens
zwei verschiedenen Dicken zum Fliessen gebracht werden kann. Durch das schwedische
Patent 159.491 ist es bekanntgeworden,
ein Medium in Schichten von verschiedenen
Dicken durch einen Plattenwärmeaustauscher der erwähnten Art fliessen zu lassen.
Das
diesem Patent zugrundellegende Problem ist jedoch von dem in vorliegendem Falle
völlig verschieden, da es sich um die Wärmebehandlung von Sahne und Milch in dem
gleichen Plattenrahmen handelt, in welchem die Sahne und die Milch zwei verschiedene
Medien bilden und Dampf durch Plattenzwischenräume mit verschiedenen Abständen zwischen
den Platten strömt und dabei kondensiert, ohne daß jedoch die Dampftemperatur praktisch
verändert wird; mit anderen Worten, es erfährt die Dampftemperatur keinerlei Einstellung.
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Die gewünschte erfindungsgemässe Einstellung kann sowohl dadurch erhalten
werden, daß das Medium durch in Reihe geschaltete Zwischenräume zum Fliessen gebracht
wird, als auch dadurch, daß das Medium durch parallelgeschaltete Zwischenräume zum
Fliessen gebracht wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann
das Medium zuerst durch eine Gruppe von parallelgeschalteten Uschenräumen und dann
durch eine weitere Gruppe ebenfalls parallelgeschalteter Zwischenräume zum Fliessen
gebracht werden, wobei die letztere Gruppe mit der ersteren in Reihe geschaltet
ist.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Plattenwärmeaustauscher
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, der sich im wesentlichen dadurch
unterscheidet, daß Platten in ein- und demselben Rahmen eingespannt sind, wobei
die Abdichtung zwischen den Platten mittels Randdichtungen
geschieht,
welche Platten sowohl in ihrer Grösse als auch in ihrer Aussenform einander identisch
sind und die Abstände zwischen den Platten für die für mindestens eine der Medien
bestimmten Plattenzwischenräume zumindest von zwei verschiedenen Grössen sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden
Zeichnung näher beschrieben und zwar zeigen: Fig. 1 in schematischer Ansicht einen
Querschnitt durch eine Ausführungsform und Fig. 2 einen ähnlichen Querschnitt durch
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Plattenwärmeaustauschers.
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Der Plattenwärmeaustauscher nach Fig. 1 wird durch zwei verschiedene
Arten von.Platten gebildet. Fig. 1 zeigt neun Platten 1, welche mittels Dichtungsnuten
2, die durch Pressen in den Platten geformt worden sind, und weitere an den Platten
angebrachte nicht gezeigte Abstandsstücke grosse Zwischenräume zwischen den Platten
ergeben, und eine Platte 3, welche mittels schmälerer Dichtungsnuten 4 und niedrigerer
Abstandsstücke kleine Zwischenräume zwischen den Platten ergibt. In den Nuten befinden
sich Gummidichtungen 5. Es sei angenommen, daß ein wärmeabgebendes Medium durch
die Plattenzwischenräume 6
strömt, die zueinander parallelgeschaltet
sind und daB ein zu erwärmendes Medium vorzugsweise im Gegenstrom zum Heizmedium
durch Plattenzwischenräume 7 und 8 strömt, die ebenfalls parallelgeschaltet sind.
Das letztere Medium strömt durch den Zwischenraum 8 in dünneren Schichten als in
den Zwischenräumen 7. Dies führt dazu, daß derjenige Teil des Mediums, der durch
den Zwischenraum 8 strömt, auf eine höhere Temperatur als der Teil des Mediums erhitzt
wird, der durch die Zwischenräume 7 strömt. Am Auslaß des Wärmeaustauschers vermischen
sich jedoch die verschiedenen Teile des Mediums miteinander, so daß das Gemisch
eine Temperatur erreicht, die bei einer geeigneten Kombination von Platten mit hohen
und niedrigen Abstandsstücken der gewünschten Temperatur nahekommt. Die Zeichnung
zeigt eine Kombination von drei Zwischenräumen 7 mit grossen Abständen und einen
Zwischenraum 8 mit einem kleinen Abstand zwischen den Platten. Natürlich kann zum
Erreichen der gewünschten Temperatur eine geeignete Kombination einer veränderlichen
Zahl von Zwischenräumen vom Typ 7 und eine veränderliche Zahl von Zwischenräumen
vom Typ 8 hergestellt werden, so daß die in der Zeichnung gezeigte Kombination der
Anzahl von Zwischenräumen nur beispielsweise gegeben ist. Das Medium dessen Temperatur
eingestellt werden soll, besteht in der Maxis meistens aus einer Flüssigkeit, kann
jedoch im Prinzip auch aus einem Gas bestehen, vorausgesetzt, daß seine Temperatur
während des Wärmeaustauschvorganges nicht in der Nähe
seines Verdampfungspunktes
oder seines Kondensationspunktes liegt.
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Die Zeichnung zeigt nur zwei Arten von Platten. An sich können drei
oder mehr verschiedene Arten von Platten, d.h. Platten mit Abstandsstücken von verschiedenen
Höhen verwendet werden. Dies ermöglicht eine genauere Regelung der Temperatur des
Mediums. Aus Gründen der Rationalisierung besteht jedoch der Wunsch, möglichst wenige
Typen von Platten, vorzugsweise nur zwei Typen, herzustellen.
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Bei der Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wurde
angenommen, daß beide Wärmeaustauschmedien durch jede ihrer eigenen Gruppe von parallelgeschalteten
Zwischenräumen strömen. Es ist jedoch auch möglich, das eine Medium durch
die Zwischenräume 6 in Reihe strömen zu lassen und das andere Medium durch
die Zwischenräume 7 und 8 ebenfalls in Reihe, wobei die Medien vorzugsweise im Gegenstrom
zueinander strömen. Ferner kann mit diesem Verfahren, falls erforderlich, eine genauere
Temperatureinstellung erreicht werden, als wenn das Medium oder die Medien zwischen
Platten hindurchtreten müssen, die für ein und dasselbe Medium den gleichen Abstand
haben. Beispielsweise kann angenommen werden, daB, wenn der Zwischenraum 8 (siehe
Fig. 1) den gleichen Abstand zwischen den Platten wie die Zwischenräume 7 haben
würde, ein durch diese Zwischenräume
hindurchtretendes Medium auf
120C erwärmt werden würde. Wenn nun das Medium auf 140C erwärmt werden soll,kann
eine solche Erwärmung dadurch erreicht werden, daß ein oder mehrere der Zwischenräume
vom Typ 7 (mit einem grossen Plattenabstand) durch einen oder mehrere Zwischenräume
vom Typ 8 (mit einem kleinen Plattenabstand) ersetzt werden, in welch letzteren
Zwischenräumen das Medium auf eine solch hohe Temperatur erwärmt wird, daß dieses
aus den Zwischenräumen 8, nachdem es mit dem Medium aus den Zwischenräumen 7 vermischt
worden ist, die gewünschte Temperaturerhöhung auf 140C erfährt. Wenn andererseits
nur Zwischenräume vom Typ 8 gewählt werden würden, würde das ganze Medium zu hoch
erwärmt werden, z .B. auf 240C. In diesem Zusammenhang wird angenommen, daß die
Zwischenräume 8 eine Temperaturerhöhung ergeben, die zweimal diejenige der Zwischenräume
7 infolge des Umstandes ist, daß etwa die Hälfte der Menge des Mediums durch einen
Zwischenraum vom Typ 8 im Vergleich zu einem Zwischenraum vom Typ 7 hindurchtritt.
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Wenn die Wärmeübertragungseigenschaften beider Typen von Zwischenräumen
bekannt sind, ist es möglich, Zwischenräume vom Typ 7 und 8 willkürlich in der Weise
gemischt anzuordnen, daB die gewünschte Temperatur erreichtkird.
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Fig. 2 zeigt einen Fall, bei welchem angenommen ist, daB eine Gruppe
zueinander parallel geschalteter Zwischenräume 7
mit einer weiteren»Gruppe
zueinander parallelgeschalteter Zwischenräume 8 in Reihe geschaltet werden soll.
Es ist jedoch auch möglich, eine andere gewünschte Temperatureinstellung durch Hintereinanderschaltung
der Zwischenräume innerhalb jeder der Gruppen 7 und 8 zu erreichen.
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In beiden Figuren sind nur Veränderungen der Plattenabstände in den
Plattenzwischenräumen, die durch eines der Medien durchlaufen werden, dargestellt.
Die Erfindung erstreckt sich jedoch auch auf die Veränderung der Plattenabstände
in den durch das andere Medium durchströmten Zwischenräumen, um eine gewünschte
Temperatureinstellung auch für das letztere Medium zu erhalten.