Пластинчатый теплообменник

(19 Р 9 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ К(7,1) Научно-исследовательский инсти" тут технологии криогенного машиностроения(56) 1. Григорьев В. А., Крохин Ю. Н Тепло-и массообменные аппараты криогенной техники, И., Энергоиздат, 1982, с. 113.2, Авторское свидетельство СССР 9 954777, кл, Р 28 Р 9/ОО, 198. (54 ) (5 7) 1 е П 11 АСТИНЧАТбй ТЕППООБМЕН 1 НИК, содержащий пакет чередующихся тин и прокладок, с я тем, что, с теплообмена, периметру выразмещенными а перфорация контакта с рок соосно с впадиЭотто впадицилиндри вный диа 3. Тепл чающи выполнены отлкладки ИСАНИЕ ИЗ ОРСНОМУ СВИДЕТ перфорированных пласотличающийцелью интенсификациикаждая прокладка пополнена с впадинами,с. постоянным шагом,пластин на участкахладками расположенанами.2. Теплообменник по п.л и ч а ю щ и й с я тем,ны на прокладках выполненыческими и имеют диаметр, рметру перфораций пластин.ообменник по и.й с я тем, чтозигз"гообразньпвю1087761 Изобретение относится к теппооб- .менной технике, а именно.к матричным теплообменникам, и может бытьиспользовано в технике низких температур, в частности.в воздухоразделительных и газификационных установках.Известны матричные теппообменни"ки, содержащие перфорированные пластины, чередушщиеся с разделнтельными проставками, представляющимисобой пластины с окнами и образующими в.сборе каналы для рабочихсред Я .Недостатком этих теплообменников 15является их значительное .гидравлическое сопротивление.Известен также пластинчатыйтеплообменник, содержащий пакет че"редующихся перфорированных пластин уОи прокладок 2 .. Недостатками этого теплообменникаявляются относительно невысокаяинтенсивность теплообмена, а такжезначительное гидравлическое сопротивление. Дальнейший рост общихкоэффициентов теплопередачи невозможениз-за того, что по технологическимсоображениям ширина разделительныхпрокладок (ограничительных зон) неможет быть меньше некоторой предельной величины, например, для цельносварных теплообменников 5 мм. Объясняется это тем, что пакет чередующихся перфорированных пластин и про"35кладок в процессе сборки подвергаетсяосевому сжатию (при проведении диф фузионной сварки в печи либо нрисклеивании, пайке). При этом появляются боковые усилия, уводящие проклад 4ки в сторону и изгибающие зажатыемежду ними перфорированные пластины,Поэтому минимальная ширина прокладок,являющихся перемычками между каналами с рабочими средамидовольно зна 45чительна. Термическое сопротивлениеэтих перемычек определяет предельныезначения коэффициентов теплопередачи,и дальнейшее увеличение коэффициентов теплопередачи возможно только50при условии уменьшения термическогосопротивления перемычек,Возможности по уменьшению гидравлического сопротивления матричных теплообменников также ограничены 55 вследствие особенностей течения теплоносителей в осевом направлении. .Даже в тех конструкциях, где отвергстия соосны, каждый переход потокатеплоносителя из зоны отверстия впространстве между пластинами сопро-,вождается расширением потока, турбулизацией, в конечном итоге - потерейдавления. Кроме того, из-эа значительной ширины прокладок велики ине могут быть. уменьшены паразитныеосевые тепловые потоки, понижающиеэффективность теплообменников, особенно при работе в условиях большихосевых температурных градиентов, чтоособенно неблагоприятно сказываетсяна.работе низкотемпературных теплообменников (в криогенной технике).Цель изобретения - интенсификаццятеплообмена,а также снижение гидравлического сопротивления,указанная цель достигается тем,что в пластинчатом теплообменнике,содержащем пакет чередующихся перфо"рированных пластин и прокладок, каждая прокладка по периметру выполненыс впадинами, размещенными с постоянным шагом, а, перфорация пластин научастках контакта с прокладками расположена соосно .с впадинами.Впадины выполнены полуцилиндрическими и имеют диаметр, равный диаметру перфораций пластин.При этом прокладки могут быть выполнены зигзагообразными.На фиг, 1 изображен теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 -разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -зигзагообразная прокладка.Теплообменник содержит пакет чере"дующихся перфорированных пластин 13 и прокладок 4. Каждая из прокладок4 по периметру выполнена с впадинами5, размещенными с постоянным шагом,а перфорация 6 пластин 1 и 2 на участ.ках контакта с прокладками 4 располо-.жена соосно с впадинами 5. Впадины 5на прокладках 4 выполнены полуцилиндрическими и имеют диаметр, равныйдиаметру перфораций 6 пластин 1. Прокладки 4 могут быть также выполненызигзагообразными. Пластины 1 - 3 ипрокладки 4 образуют в пакете внешней7 и внутренней 8 каналы для рабочихсред, Минимальная ширина на участках9 прокладок прокладки 4 составляет0,2-0,5 максимальной ширины на участках 10.Перфорация 6 пластин 1 и 2 образует с впадинами 5 прокладок 4 цилиндрические каналы 11 по перифериивнутреннего канала 8. В пластинах 11087761 и 3 выполнены также соосные централь 1 ные отверстия 12, образующие канал 13, сечение которого равно суммарно" . му сечению каналов 1. При. выполнении прокладок 4 зигзагообразными их тол 5 щина с меньше габарита ширины в, образованной прокладкой 4 стенки кана-. лов 7 и.8.Теплообменник работает следующим, образом. 0В каналы 7 и 8 теплообменника подают нротивотоком рабочие среды, которые, проходя по каналам 7 и 8, об" мениваются теплом друг с другом, в результате чего происходит охлажде ние одной из сред и нагрев другой среды. При этом рабочая среда, движущаяся в канале 7, входит через отверстие 12 в пластине 3 и, двигаясь по каналу 13, распределяется равно мерно по зазорам между пластинами 1, передвигаясь от центральной части к периферии канала 8, т.е. от канала 13 к каналам 11, нроходит по каналам 11 и затем выходит через перфорации 6 25 в пластине 2. При движении рабочей среды по зазорам между теплопровод ными пластинами 1 осуществляется теплообмен между рабочей средой и этими пластинами, по которым тепло Зр передается по каналу 7 для другой рабочей среды. Течение рабочей среды по каналам 1 также сопровождается теплообменом с нх стенками и через прокладки 4 и соответствующие участки пластин 1 с рабочей средой, движущейся по каналу 7, Поскольку стенки каналов 11 расположены вблизи канала 7, то термическое сопротивление перемычек между каналами 7 и 8 значиО тельно снижается, что интенсифицирует теплообмен вследствие того, что 4йерфорации 6 на границах каналов 7 и 8 оказываются максимально приближенными друг к другу. Кроме того, за сче 1 г уменьшения доли сечения пакета, занятого прокладками 4, и увеличения их поверхности, увеличивается поверхность теплообмена. Благодаря уменьшению толщины прокладок 4 .уменьшаются также вредные осевые тепловые потоки от теплого к холодному концу теплообменника. Все это приводит к значительному повышению эффективности теплообменника.Снижение площади поперечного сечения прокладок позволяет упростить изготовление теплообменника ( соединение ;пластин 1 и прокладок 4 в пакет) вследствие уменьшения усилия сжатия и сварочных токов, что. позволяет также изготав- . пивать на том же оборудовании тепло- обменные пакеты большего сечения,Снижается и гидравлическое сопротивление пакетов благодаря увеличению проходного сечения для рабочих сред и,.следовательно, возможного сечения перфораций 6 в пластинах 1, а также благодаря возможности получения частично гладких стенок каналов 11 при совмещении перфораций 6 с впадинами 5 прокладок 4. При выполнении теплообменника с зигзагообразными прокладками 4 обес. печивается максимальное уменьшение их толщины, а следовательно, максимальное повышение эффективности тепло обмена, упрощение изготовления пакета и уменьшение осевых тепловых потоков.Таким образом, изобретение позволяет значительно интенсифицировать теплообмен, а также упростить изготовление теплообменника,