Способ изготовления теплообменников

(50 4 В АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ут хоПЛО техниият еплооб- овыше- рметичла пуливаюттепло ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Одесский технологический инстлодильной промышленности(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОБМЕН НИКОВ(57) Изобретение относится к теп.ке, в частности к способам изготовлелообменников. Цель изобретенияшение качества при изготовлении тменников с термосифонами за счетния эффективности теплообмена и гености. Из порошкообразного материтем его прессования в форме изготапродольные симметричные половинь обменника. В качестве исходного порошкообразного материала используют полиэтилен высокого давления, в который добавляют от 5 до 70% порошкообразного наполнителя - порошка окислов металлов. Затем половины теплообменника сопрягают, размещая предварительно между ними металлическую сетку 7 с размером ячеек от 50 до 500 мкм. Теплообменник нагревают пропусканием через сетку 7 электрического тока, поддерживая в его полости избыточное давление от 0,15 до 0,20 МПа. По достижении требуемой тем пературы нагрева заготовки обжимают в пресс-форме, обеспечивая не- разъемное соединение. Для повышения прочности заготовки могут быть армированы металлической сеткой, введенной в порошкообразный материал перед прессованием. Г 1 ри Ж этом обеспечивается равномерный прогрев стыка, а следовательно, герметичность теплообменника, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.50 55 Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов из диэлектрического материала, например полиэтилена высокого давления. 5Целью изобретения является повышение качества при изготовлении теплообменников с термосифонами путем повышения эффективности теплообмена и герметичности.На фиг. 1 изображена форма с оправкой для прессования заготовок; на фиг. 2 заготовки теплообменника в сборе с металлической сеткой; на фиг. 3 - то же, армированные металлической сеткой; на фиг. 4 - заготовка теплообменника.Способ осуществляют следующим обра зом.В предварительно заготовленную форму 1 засыпают порошкообразный полиэтилен высокого давления, к которому добавлено от 5 до 70% порошкообразного наполнителя,Если гранулы полиэтиленового порошка и порошкообразного наполнителя одинакового размера, то достаточно их механического перемещения. Но обычно гранулы полиэтиленового порошка существенно большего размера (3 - 5 мм), по сравнению с порош 25 кообразным наполнителем (20 - 60 мкм).В этом случае существует еще одна предварительная операция. Смесь гранул полиэтиленового порошка и наполнителя многократно пропускают между двумя разогретыми до 110 - 115 С валками, а в форму закладывают требуемое количество тонких пластин композита с равномерно распределенным наполнителем.После заполнения формы 1 порошкообразным материалом 2 в нее вводится оправка 3 и материал 2 разогревается. Формаизготавливается таким образом, чтобы половины теплообменника сразу содержали элемент трубной доски 4, корпуса термосифонов 5 и наполнительное отверстие 6.Аналогичным образом выполняется и вторая симметричная половина.После изготовления обеих симметричных продольных половин между ними прокладывают по крайней мере один слой тепло- проводной сетки 7 (фиг, 2) и совмещают торцами обе половинки, После этого обе половинки прогревают до 110 - 115 С с темпом нагрева 10 - 15 С в минуту, причем разогрев формируемого материала совмещают с процессом поддержания избыточного давления в 0,15 - 0,2 МПа путем подачи компрессором воздуха через наполнительное отверстие 6.Если исключить операцию поддержания избыточного давления, то разогрев до указанной температуры приведет к потере формы трубчатых заготовок. Разогрев формуем ого материала ведутпутем нагрева сетки 7 прямым пропусканием через нее импульсного тока, что целесообразно, поскольку прогревается только узкий слой формируемого материала в местах контакта с сеткой, Кроме того, такой способ нагрева позволяет осуществлять контроль герметичности.В этом случае при подаче воздуха в наполнительное отверстие регистрируется давление. Импульсный разогрев с одновременным увеличением давления сжатия формы и оправки продолжается до достижения заданной температуры, после чего осуществляют обжатие заготовок, которое ведут одновременно с охлаждением изделия. Скорость охлаждения 12 - 17 С в минуту.Металлическую сетку 7 выбирают с размером ячеек от 50 до 500 мкм.Нижний предел размера ячеек сетки в 50 мкм объясняется тем, что при таких значениях теплоноеитель внутри термосифонов перемещается вдоль корпуса за счет капиллярных эффектов. При размере ячеек свыше 500 мкм существенно снижается эффективность передачи тепла через корпус. В некоторых случаях целесообразно размер ячеек внутри термосифона делать меньше, чем в пространстве между термосифонами. В этом случае удается снизить гидравлическое сопротивление по газовому тракту. Диапазон значений ячеек сетки от 50 до 500 мкм обеспечивает также равномерный прогрев стыка, а следовательно, и герметичность теплообменника,Для повышения прочности теплообменников целесообразно заготовки армировать сеткой 8, которую предварительно деформируют по форме внутренней поверхности заготовок и вводят в порошкообразный материал до осуществления процесса прессования,В качестве порошкообразного наполнителя используют порошок окислов металлов, при этом наибольший эффект достигается при использовании обработанных катализаторов (окислы металлов), которые, вступая при термодеструкции в химическую реак цию с полиэтиленом, образуют мелкокристаллическую надмолекулярную решетку, обуславливающую возрастание теплопроводности в 2 и более раз (так называемый класс физико-химических композиций), что подтверждается результатами измерений теплопроводности полимерной композиции.Способ осуществляют следующим образом.Для получения порошкообразного материала к порош ку полиэтилена добавляют обработанный железохромовый катализатор, включающий мас. %: Ге,О, 86 - 89,4, Сг,О, 7,4 - 8,0, МдО 0,2 - 1,0, К О 0,5 - 1,5; С 0,3 - 1,3. или отработанный хромоцинковый катализатор следующего состава, мас. % ХпО 5,5, Сг О, 33; графит остальное.3Пример 1. Элементы корпуса теплообменника разогреваются в матрице до 100 С с темпом разогрева 10 - 15 С в минуту. Избыточное давление, поддерживаемое внутри заготовки, 1,5 - 2,0 10 Па. Сетка выбрана из нержавеюшей стали с . размером ячеек 200 мин. Темп охлаждения заготовок 12 С в минуту, Проверка на герметичность изготовленных теплообменников показала, что из 100 изготовленных образцов у 14 обнаружена негерметичность.Пример 2. Элементы корпуса теплообменника (из полиэтилена высокого давления разогреты предварительно до 105 С (температура регистрировалась вблизи стыка). Все остальные режимы совпадают с примером 1. Проверка на герметичность подтверждена в 97 случаях.Пример 3. Элементы корпуса вблизи стыка прогреты до 120 С. Темп разогрева оценен в 13 С в минуту. Избыточное давление внутри заготовки 0,18 МПа. Темп охлаждения заготовки 16 С в минуту. Испытание на герметичность подтверждено в00 случаях. Однако теплопередающие характеристики теплообменников оказались занижены на 10 - 15 й. Вскрытие теплообменников показало оплавление расположенной внутри нержавеющей сетки, сопровождающееся снижением капиллярных эффектов внутри термосифонов. Пример 4. Элементы корпуса теплообменника разогреты до 110 С. Избыточное давление внутри заготовки 0,1 МПа, После остывания обнаружены неравномерности толщины по периметру, в некоторых случаях наблюдается полная потеря формы, трубки термосифонов съеживаются. Пример б. Все режимные параметры совпадают с примером 4. Избыточное давление внутри заготовки 0,25 МПа. После охлаждения до температуры окружаюшей среды обнаружены пузыри в зазоре между формой и оправкой. При дальнейшем увеличении избыточного давления наблюдается потеря герметичности итоговой продукции,формула изобретения1 О1. Способ изготовления теплообменников, заключающийся в получении заготовок, сопряжении их и последуюшем соединении путем сварки, отличающий;я тем, что, с це лью повышения качества при изготовлениитеплообменников с термосифонами, в качестве материала для получения заготовок используют порошкообразный полиэтилен высокого давления, в который добавляют 205 - 70 О/о порошка окислов металлов заготовку получают путем прессования из порошкообразного материала продольных симметричных половин теплообменника, между которыми перед сопряжением прокладывают металлическую сетку с размером ячеек 50 - 25 500 мкм, а сварку заготовок осуществляютпутем их нагрева пропусканием электрического тока через металлическую сетку при избыточном давлении газа в полости теплообменника, составляющем 0,15 - 0,20 МПа, и последующего обжатия в пресс-форме.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что.с целью повышения прочности теплообменника, заготовки армируют металлической сеткой, которую перед прессованием деформируют по форме внутренней поверхности теплообмен ника.Соста Техре Тираж нк твенного комитет 035, Москва, Ж издательский ком Редактор Н. ЛазарЗаказ 1795/11ВНИИПИ Государ11Производственно витель Н. Пожилд И. Верес 892по изобретениям - 35, Раушскаябинат Патент, гСССР Корректор С. ЧерниПодписноеоткрытиям при ГКНТна 6., д. 4/5Ужгород, ул. Гагарина, 1 О