Die Erfindung betrifft die Bauart eines Plattenwärmeübertragers für gasförmige Medien, insbesondere für die beim Verbrennen von Biomasse oder Erdgas entstehenden Rauchgase. Der Wärmeübertrager ist für die Energietechnik bestimmt, u. z. zum Wärmeaustausch zwischen zwei Rauchgasen von verschiedener Temperatur oder zwischen einem Rauchgas und der Luft. Die Erfindung soll zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Verbrennungseinrichtungen und zur Senkung des CC>2-Ausstoßes beitragen.

Die Rekuperatoren - Wärmeübertrager für indirekte Wärmeübertragung lassen sich hinsichtlich der Bauweise in drei Klassen einteilen: Plattenwärmeübertrager, Rohrwärmetauscher und Mantelrohrwärmeübertrager. Die Wärmeaustauschfläche ist bei bekannten Ausführungen der Rohrwärmetauscher durch parallele durchlaufende Kanäle - Rohre zur Führung eines ersten Mediums gebildet, wobei Spalten unter den Rohren zum Durchgang eines zweiten Mediums in der Querrichtung bestimmt sind. Der Raum zwischen den Rohren ist an beiden Enden der Rohre durch Trennwände gasabgedichet. Die durch die Rohre gebildete Wärmeaustauschfläche ist mit einem Mantel umgeben, in dem ein Eintritt des ersten Mediums in die Rohre und ein Austritt aus den Rohren, sowie ein Eintritt in den Raum zwischen den Rohren und ein Austritt aus diesem Raum gebildet ist. Die Rohre können glatt oder gerippt sein, oder wegen der Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche und Verbesserung der Wärmeübertragung anderswie geformt werden.

Es sind Plattenwärmeübertrager bekannt, deren Wärmeaustauschfläche durch Trapezbleche gebildet ist. In der GB 1238491 A wird ein Plattenwärmeübertrager beschrieben, der ein Bündel von anliegenden Platten umfasst, deren mittleres Bereich trapezförmig gewellt ist und deren Randbereiche glatt sind. Die Wellen in der trapezförmigen Zone zweier benachbarter Platten sind gegeneinander versetzt und bilden, wenn die Platten zusammengesetzt sind, abwechselnd Kanäle für den Durchgang des einen und des anderen Mediums. Ein Medium wird in Richtung der Kanäle in den Wärmetauscher ein- und ausgeleitet, das andere Medium wird seitlich in die eine Randzone eingeleitet oder aus der anderen Randzone abgeführt. Der Plattenwärmeübertrager nach der CZ 308367 B6 umfasst eine Mehrzahl von mit Abstand angeordneten Paaren paralleler wärmedurchlässiger Wände, die in jedem Paar durch umgekehrt orientierte Trapezbleche mit wechselnden Rinnen und Stegen gebildet sind, wobei die Stege in jedem Paar aneinander anliegen und ihre Rinnen Kanäle für Durchfluss des zweiten Mediums bilden, während zwischen den einzelnen Blechpaaren befindliche Spalten zum Durchfluss des ersten Mediums dienen, und wobei die Bleche eines jeden Paares an den lateralen Kanten gassicher verbunden sind. In diesem Wärmeübertrager sind die Spalten am ganzen Umfang verblendet, wobei an beiden Enden des Stegs eines jeden Trapezblechs eine Öffnung für Zufuhr bzw. Abfuhr des ersten Mediums gebildet ist und die Bleche am Umfang der Öffnungen gassicher verbunden sind, sowie die Verblendung der Spalten gasabgedichtet ist.

Der Wirkungsgrad eines Wärmeaustauschers ist durch die Flächengröße der wärmedurchlässigen Wand und durch dessen Bauart bestimmt, die insbesondere die Wärmeübergangszahl beeinflusst. Die Baugröße eines Wärmeaustauschers und folglich dessen Wirkungsgrad kann hinsichtlich der steigenden Masse und der Materialkosten nicht unbegrenzt erhöht werden. Die Wärmetauscher dieser Art stellen immer einen Kompromiss zwischen dem Preis und der erwünschten Leistung dar.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Gaskessel werden Wärmeaustauscher benutzt, die bei niedrigen Temperaturen unter 130°C arbeiten. Es handelt sich meist um Kondensationskessel. Bei Temperaturen unter 100°C - im Falle der mit Erdgas beheizten Kessel bei Temperaturen unter 50/45°C - wird der Dampf zum Kondensat. Die Wärmeaustauscher, deren wärmedurchlässige Wand durch Stahlbleche gebildet ist, sind also der Korrosion ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen für die Energietechnik bestimmten Wärmeübertrager für gasförmige Medien von Temperaturen bis zu 130°C zu entwerfen, dessen Bauweise die Benutzung von erschwinglichen Plastikelementen ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Plattenwärmeübertrager mit Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Plattenwärmeübertrager ist zur Wärmeübertragung zwischen zwei gasförmigen Medien bestimmt. Seine Wärmeaustauschfläche ist durch Wände paralleler durchgehender Kanäle zur Leitung eines ersten Mediums in einer ersten Richtung gebildet, die mit Lücken für den Durchfluss eines zweiten Mediums in einer zu der Richtung des ersten Mediums senkrechten Richtung verteilt sind. Die Lücken zwischen den Kanälen sind dabei durch Trennwände an beiden Enden gassicher geschlossen und die Wärmeaustauschfläche ist von einem Mantel mit Eintritten und Austritten für die Medien umgeben. Die Wände der Kanäle sind durch Paare von spiegelsymmetrisch geordneten Trapezplatten gebildet, die an den länglichen Rändern gassicher verbunden sind.

Zur Versteifung der Wärmeaustauschfläche können die Trapezplatten des Paares eng aneinander anliegen.

Um den gleichmäßigen Durchlauf des zweiten Mediums zu sichern, sind die benachbarten Trapezplattenpaare in Richtung des Durchlaufs des zweiten Mediums gegeneinander versetzt angebracht.

Zur Bildung eines mehrmaligen Durchlaufs des zweiten Mediums die Wärmeaustauschfläche entlang ist der Raum zwischen den Kanälen mittels an die Kanäle senkrechter Querwände verteilt, die sich von den gegenüberliegenden Wänden des Mantels abwechselnd in den Raum erstrecken.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrads des Wärmeübertragers beiträgt, wenn die Medien darin im Gegenstrom geleitet sind.

Zur Versteifung der Bauweise des Wärmeübertragers sind die Querwände von senkrechten Stangen getragen.

Die Trapezwände können aus Plastikmaterial hergestellt werden, was bei Temperaturen unter 130°C vorteilhaft ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen isometrischnen Vertikalschnitt durch einen Plattenwärmeübertrager ,

Fig. 2 einen schematischen Vertikalschnitt durch den Wärmeübertrager nach Fig. 1, und

Fig. 3 einen schematischen Horizontalschnitt durch den Wärmeübetrager auf dem Niveau des Eintritts des zweiten Mediums.

Der Plattenwärmeübertrager nach Fig. 1 und 2 besteht aus einer Baugruppe von aus Plastikmaterial hergestellten Trapezplatten, die eine Wärmeaustauschfläche 1 bilden, und aus einem Mantel 2, der mit einem Eintritt 3 und einem Austritt 4 eines ersten - äbzukühlenden - Mediums und mit einem Eintritt 5 und einem Austritt 6 eines zweiten - zu erwärmenden - Mediums versehen ist. Dabei strömt das erste Medium entlang der Wärmeaustauschfläche in einer Richtung S1 und das zweite Medium in einer Richtung S2, senkrecht zu der Richtung S1.

Die Wärmeaustauschfläche 1 ist durch parallele Paare von spiegelsymmetrisch geordneten Trapezplatten 7 gebildet, an denen Rinnen 8 und Stege 9 alternieren. In der Ausführung nach Fig. 3 liegen die Stege 9 der Trapezplatten 7 jedes Plattenpaars eng aneinander, und sind, z.B. durch Verklebung, verbunden. Die Rinnen 8 des Plattenpaars bilden Kanäle für den Durchgang des ersten Mediums in Richtung S1. In dieser Ausführung weist das Plattenpaar und die ganze Wärmeaustauschfläche 1 genügende Steifheit und Resistenz gegen Vibrationen beim Durchgang der Medien auf. In einer anderen Ausführung können die Trapezplatten 7 in dem Paar jedoch voneinander getrennt angeordnet sein und die Lücke zwischen ihnen bildet dann einen kompakten Kanal mit einem länglichen Querschnitt für den Durchlauf des ersten Mediums. Die Trapezplatten 7 jedes Paars sind an den länglichen Rändern 10 gassicher verbunden.

Die Lücken zwischen den parallelen Paaren der Trapezplatten 7 sind zum Durchgang des zweiten Mediums in Richtung S2 bestimmt. In der Ausführung nach j Fig. 3 sind die benachbarten Plattenpaare in Richtung S2 gegeneinander versetzt angeordnet, u. z. um eine als x bezeichnete Distanz. Eine Änderung dieser Versetzung kann den Modus der Strömung und die Wirksamkeit der Wärmeübertragung beeinflussen. Die Lücken zwischen den Plattenpaaren sind an beiden Enden durch Trennwände 11 gassicher geschlossen, die dem ersten Medium nur in die Kanäle in den Plattenpaaren einen freien Durchgang ermöglichen. Als Trennwände 11 können Platten aus Plastikmaterial benutzt werden, die mit entsprechenden Längsschlitzen zum Einsetzen der Plattenpaare versehen sind.

Der Wärmeübertrager nach Fig. 2 ist für einen mehrmaligen Durchgang des zweiten Mediums entlang der Wärmeaustauschfläche 1 vorgesehen. Dazu sind die Lücken zwischen den Paaren der Trapezplatten 7, bzw. der Raum außerhalb der Kanäle für den Durchgang des ersten Mediums, durch zu den Kanälen senkrechte Querwände 12 aus Plastikmaterial längsgeteilt, die sich abwechselnd von den gegenüberliegenden Wänden in den Raum erstrecken. Jede Querwand 12 kehrt die Richtung des zweiten Mediums um 180° um. Die Bauweise der Querwände 12 ist analogisch zu der der Trennwände 11. Das zweite - zu erwärmende - Medium tritt in den Wärmeübertrager an einem Ende, das dem Eintrit des ersten - abzukühlenden Mediums gegenüberliegt. Die Medien sind also entlang der Wärmeaustauschfläche 1 im Gegenstrom geführt. Die Trennwände 11, 12 sind von senkrechten Stangen 14 getragen, die in den Ecken des Wärmeübertragers positioniert sind.

Zum Zweck der Reinigung können die Räume zwischen den einzelnen Trennwänden 11, 12 mit abschließbaren Reinigungsöffnungen versehen sein.

Die Konstruktion des Wärmeübertragers ist durch gängige pressgeformte dünnwandige trapezförmige Plastikprofile gebildet, die paarweise angelegt und auf eine geeignete Art, z.B. durch Kleben, verbunden sind, um die gewünschte Verdichtung zu erzielen. Die Bauweise zeichnet sich durch eine angemessene Steifheit aus und ermöglicht eine einfache Montage und Handhabung. Etwaige undichte Stellen können durch Verblendung der aufgetretenen Lücken beseitigt Werden. Die Plastikelemente sind gegen Säuren und aggressive Kondensate beständig. Alle in dem Wärmeübertrager benutzten Trapezplatten haben dieselbe Form, was die Serienproduktion und Montage wesentlich vereinfacht. Die komplizierteren Trennwände werden jetzt mit einer genügenden Genauigkeit produziert, die deren verlässliche Funktion gewährleistet. Wiederholfertigung der gleichförmigen Teile senkt die Produktionskosten. Der Wärmeübertrager wird als Ganzes in einem Produktionsbetrieb hergestellt und kann dann als Ganzes zur Baustelle transportiert Werden.

Diese Wärmetauscherart ist besonders zur Ausnutzung der Wärme aus Abgasen von niedrigeren Temperaturen geeignet, bei denen es zur Kondensation der Gase kommt. Als Beispiel ist das Vorwärmen der Verbrennungsluft zu nennen, die dem Gaskessel zugeführt wird, was zur Erhöhung dessen Wirkungsgrads beiträgt. An beiden Seiten der wärmedurchlässigen Wand kann dann der Prozess unter dem Kondensationspunkt ablaufen.