Теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8 А 1 1)5 Р 28 О 9 И ТЕЛ ЬСТВ дствен- ностроозняк 90, кл. имнеф умное звестных технич ет, что основным эффективность т ребристых тепло рированная насад ских реше элементом еплообмена бменников а, ТеплопеАнализ ний показыв влияющим н пластинчато является гоф ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕф К АВТОРСКОМУ С(71) Балашихинское научно-произвоное объединение криогенного машиения им. 40-летия Октября(56) Патент ФРГГч. 2048010, кл. Г 28 О 9/02, 1978.Авторское свидетельство СССРМ 476436, кл. Е 28 Р 3/00, 1973,Патент Великобритании В 1419Р 28 Р 9/00, 1971 .Патент ВеликобританииМ. 1421021, кл. Р 28 О 9/02, 1973,Экспресс-информация ЦИНТИтемаш,Серия ХМ - б, Криогенное и вамашиностроение М 3. 1984. Изобретение относится к теплообменным аппаратам пластинчато-ребристого типа и может быть использовано при проведении процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния рабочих сред.Известен ряд пластинчато-ребристых теплообменников, содержащих гофрированную насадку и плоские листы. Гофрированная насадка имеет П-образную форму или образует вертикальные каналы,(54) ТЕПЛООБМЕННИК(57) Использование: осуществление тепло- обмена в условиях, обеспечивающих дополнительную турбулизацию на боковых стенках гофров насадок и отвод конденсата. Сущность изобретения; в корпусе установлен пакет пластин 7. Между пластинами 7 расположены гофрированные насадки 8. Пластины 7 и насадки 8 образуют каналы для теплообменивающихся сред. На свободных боковых поверхностях насадок имеются дополнительные поперечные гофры 12. Гофры 12 имеют треугольный профиль. Пакет расположен в корпусе с наклоном относительно вертикальной оси. Плоскость наклона пакета 2 перпендикулярна каналам для теплообменивающихся сред. 3 ил. редающая насадка может быть прямоугольной, треугольной или иной формы сечения и ее эквивалентный диаметр или соотношение шага ребер и высота ребер определяют компактность насадки данного типа и теплообменника в целом. Увеличивать компактность устройств можно за счет увеличения .числа ребер в единице длины насадки, т,е, за счет уменьшения шага между ребрами, Практически это имеет предел, так в мировой практике изготовления теплообменников минимальный шаг между ребрами гофрированной насадки составляет 1,5 мм Это является основным недостатком пла стинчато-ребристых теплообменников, сдерживающим возможности повышения эффективности, увеличения компактности иснижения массогабаритных характеристик устройства,Известен пластинчато-ребристый теплообменник, содержащий теплообменный пакет, выполненный из чередующихся плоских листов и гофрированной насадки с образованием каналов для рабочих сред.Наиболее близким к предлагаемомуявляется теплообменник, взятый за прототип, содержащий расположенный в корпус пакет пластин, чередующихся с насадками, имеющими продольные гофры и установленных с образованием каналов для тепло- обменных сред.Недостатком известного теплообменника является недостаточная эффективность теплообмена и большие габариты, при использовании его в качестве конденсатора-испарителя,Целью изобретения является интенсификация теплообмена и снижение массогабаритных характеристик,На фиг.1 схематично изображен предлагаемый теплообменник; на фиг.2 - тепло- обменный канал пакета; на фиг,З теплообмен ник, сечение.Теплообменник включает корпус 1 с наклонно расположенным в нем теплообменным пакетом 2, с коллекторами подачи 3 и вывода 4 теплоносителя и со штуцерами ввода 5 и вывода 6 испаряемой среды. Пакет 2 выполнен из вертикально установленных плоских листов 7 и гофрированной насадки 8, чередующихся между собой и образующих вертикальные каналы 9 для первой среды и каналов 10 для второй среды,С торцов каналы герметизируются брусками 11. Гофры насадки 8 прилегают к листам 7, а на боковых поверхностях гофров насадки выполнены дополнительно поперечные гофры 12 треугольной формы,Теплообменник работает следующим образом.Жидкая рабочая среда подается через штуцер 5 в корпус 1, поступает в каналы 10, где испаряется и через штуцер 6 выводится из теплообменника, Теплоноситель через коллектор З.подается в каналы 9, конденсируется и из патрубка 4 выводится из аппарата.Снабжение боковых поверхностей гофрированной насадки поперечными гофрами позволяет увеличить поверхность теплообмена насадки в единице объема и достичь отношения поверхности теплообмена ребер насадки к общей площади поверхности теплообмена Рг /Ео 0,903. Высоту и шаг поперечных гофр выбирают, исходя из требуемой термо-.и гидродинамической эффективности теплообменника. Напри 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мер, известно, что для теплообменника, где процесс протекает с изменением агрегатного состояния рабочих сред необходимы частые, т,е. малый шаг, и короткие, т.е. малая высота, дополнительные ребра, Увеличение поверхности и теплообмена по сравнению с гладкой насадкой с высотой гофр 12,7 мм и шагом 1,5 мм составит при высоте дополнительных гофр 0,5 мм и шаге 1,0 мм более 40 о . При этом отношение поверхности теплообмена ребер к общей площади поверхности теплообмена составит Рр/Ро = 1,26 вместо Ер/Ро = 0,903 для теплообменников "А 1 ЕХ" Япония,При высоте дополнительных гофр 1,0 мм и шаге 1,5 мм достигают увеличения поверхности на, 56%, а отношение Ер/Ео 1,49. Если принять параметры гофр большими, то прирост поверхности теплообмена будет уменьшаться, При более мелких гофрах прирост поверхности будет увеличиваться, однако это приводит к определенным технологическим трудностям и, соответственно, увеличению затрат на изготовление.Увеличение поверхности теплообмена на стороне конденсации способствует уменьшению толщины пленки конденсата и снижению термического сопротивления теплообмену, В каналах кипения при этом одновременно увеличивается число циклов парообразования, Выбранная треугольная форма дополнительных ребер исключает задержку жидкости на них и застойные зоны, образующиеся при конденсации, что также способствует увеличению поверхности, участвующей с теплообмене, Установка пакета в корпусе с наклоном обеспечивает направленный слив конденсата с теплообменной поверхности на стенку плоских листов и так же способствует снижению термического сопротивления и повышению эффективности, Для этой цели достаточен наклон в пределах 5 О. Дальнейшее увеличение наклона нецелесообразно,из-за нарушения гидродинамических условий работы каналов кипения.Использование предлагаемого решения позволит за счет увеличения поверхности в 1,5 раза повысить эффективность теплообмена более чем на 30%, создать компактные пластинчато-ребристые теплообменники с улучшенными массогабаритными характеристиками.Формула изобретения Теплообменник, содержащий расположенный в корпусе пакет пластин, чередующихся с насадками, имеющими продольные гофры, и установленных с образованием каналов для теплообменных сред, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена и снижения массо- габаритных характеристик, на боковых поверхностях гофров,насадок дополнительно выполнены поперечные гофры треугольного профиля, а пакет установлен в корпусе с наклоном относительно вертикальной оси в плоскости, перпендикулярной каналам теплообмени вающихся сред,1740948 дактор М.Бокарев зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2077 ВНИИПИ Составитель М,ЛТехред М.Морген Тираж дарственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Рар Корректор С.Черни Подписноеетениям и открытиям при ГКНская наб., 4/5