Пластинчатый теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 61 А 1)5 Р 28 0 9 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Антурьев8. 8, и др. Тпрофильных лирис. И 5,АвторскоеМ 1663370, кл. юл, ЬЬ 43сследовательский институтессовхов и А. И. ПетровВ. М., Гусев Е. К., Ивахненкоеплообменные аппараты изстов. Л,: Энергия, 1972, с. 25,свидетельство СССРР 28 О 9/00, 1989,(54 ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: для повышения эффективности рабочего процесса и упрощения изготовления теплообменников с увеличенной площадью поверхности теплообмена, Сущность изобретения: корпус теплообменника снабжен входными и выходными коллекторами теплоносителей, В корпусе установлены. прямоугольно гофрированные перегородки 1. Их гофры образуют каналы для протока горячего и холодного теплоносителей 6 и 7. Стенки гофров могут иметь выштамповки или оребрение, на входном и выходном участках перегородок гофры плавно уложены и герметично закреплены в коллекторных стенках. 1 з.п. ф-лы, 8 ил,Изобретение относится к теплотехнике, в частности к компактным теплообменникам с увеличенной площадью поверхности теплообмена в единичном объеме теплообменника, и может быть использовано в энергетике; химической и пищевой промышленностях.Уменьшение массы и обьема теплообменника заданной мощности при неизменных входных и выходных параметрах теплоносителей достигается с помощью уменьшения теплового сопротивления между теплоносителями, чему способствует интенсификация теплопереноса в каналах теплоносителей и уменьшение гидравлического диаметра каналов. Применительно к широко используемой в теплотехнике пластинчатой схеме теплообменника уменьшение гидравлического диаметра может быть получено за счет 1)сближения пластин, разделяющих горячий и холодный теплоносители, и 2) введения оребрения. В том случае, когда схема с оребрением по каким-либо причинам нежелательна недостаточная тепловая эффективность ребер по сравнению со 100 О-ной эффективностью пластин, нежелательность паяных соединений в проточном тракте, технологические ограничения и т.п.) вариант уменьшения гидравлического диаметра за счет сближения пластин приводит к усложнению конструкции коллекторов и затрудняет равномерный подвод теплоносителя на входе в каждый плоский щелевой канал по всей его ширине, причем эти недостатки усугубляются по мере уменьшения расстояния между пластинами, делая невозможным уменьшение, гидравлического диаметра далее некоторого предела, определяемого, в частности, технологическими возможностями производства.Известен пластинчатый теплообменникиз пластин сетчато-поточного типа с турбулизующими элементами 1), стр. 25, рис.1-15). Теплообменник изготавливается из любого металла, допускающего штамповку и сварку. Профильные листы изготавливаются обычно из заготовок листового проката толщиной 0,51,2 мм. Каждая пара листов сваривается по двум отбортованным кромкам, образуя элемент теплообменника.Сложенные в пакет элементы свариваются попарно по другим кромкам, Фланцы и коллекторы два подвода теплоносителей образуются следующим образом: края пакета представляют зубчатую линию, по конфигурации которой выполняется специальная гребенка 1), рис. 1-16 а). По двум другим сторонам пакет окантовывается планками, К получающейся прямоугольной раме при 10 Наиболее близким к заявленному изо 20 . бретению является пластинчатый теплооб 25 30 35 40 45 50 55 вариваются полки для фланцевых соединений, К фланцам пристыковываются коллекторы горячего и холодного теплоносителей.Теплообменник функционирует при пропускании горячего и холодного теплоносителей по системе разделенных пластинами щелевых каналов от входного коллектора до выходного в каждом тракте. Недостатком пластинчатого теплообменника описанного типа является большое число и протяженность сварных швов, среди которых есть достаточно сложные, как,например, при вварке гребенки, Как следствие - большая трудоемкость изготовления теплообменника и повышенная вероятность утечек теплоносителей через дефектысварных соединений. менник 2), содержащий корпус и установленную в нем с зазором перегородкус прямоугольным гофрами, образующими каналы для теплообменивающихся сред. 8 зазоре установлена проставка, выполненная из металлического войлока или в виде гофрированной пластины с гофрами, перпендикулярными гофрам перегородки. Высота гофров перегородки равна расстоянию между стенками корпуса за вычетом зазоров. Гофры образуют систему щелевых каналов, объединенных на входе и выходе коллекторами. Герметичное разделение трактов горячего и холодного теплоносителей осуществляется соединением кромок гофров попарно и присоединением их на части длины к деталям корпуса и коллекторов.Теплообменник функционирует при пропускании горячего и холодного теплоносителей по системе образованных гофрами щелевых каналов от входного коллектора до выходного в каждом тракте.Недостатком описанного теплообменника с одной прямоугольно гофрированной перегородкой является трудоемкость образования герметичного соединения кромок гофров по всей высоте гофров, т.е, от одной стенки корпуса теплообменника до другой, Трудоемкость этой операции возрастает с уменьшением толщины стенки перегородки и с увеличением поперечного размера теплообменника(высота гофров). Дополнительным недостатком этой конструкции является сложность равномерного подвода и отвода теплоносителя по всей ширине каждого щелевого канала, образованного стенками гофров, ввиду малой величины отношения высоты такого канала к его ширине при чередовании каналов горячего и холод 1776961Б 10 20 25 30 35 40 45 50 55 ного теплоносителей с шагом, равным расстоянию между стенками гофров.Следствие этих недостатков является невозможность увеличения компактности и эффективности теплообменника далее некоторого предела за счет уменьшения расстояния между стенками гофров ( и уменьшения таким образом гидравлического диаметра щелевых каналов),Целью изобретения является повышение эффективности рабочего процесса за счет улучшения равномерности распределения теплоносителей по каналам и упрощение технологии изготовления гофрированной перегородки за счет уменьшения площади обрабатываемой поверхности перегородки и уменьшения глубины гоф ров.Поставленная цель достигается за счет того, что в теплообменнике с прямоугольно гофрированной перегородкой число перегородок увеличено (выполнено большим единицы), входные и выходные участки гофров уложены и герметично соединены в одном монолитном слое или соединены кромками стенок соседних гофров попарно, стенки гофров имеютдистанционирующие рельефные элементы, между перегородками установлены негерметичные разделительные элементы,В предлагаемом теплообменнике, в варианте соединения кромок гофров в одном монолитном слое, при сколь угодно малой гидравлическом диаметре щелевых каналов для протока теплоносителей конструкция коллекторов сравнительно проста, не содержит миниатюрных элементов и не требует особо сложных соединительных операций. В варианте пожарного соединения кромок гофров трудоемкость операции соединения существенно уменьшается по сравнению с аналогичной операцией, выполняемой при изготовлении теплообменника, описанной в 2), за счет уменьшения длины каждого соединительного шва. Замена одной гофрированной перегородки несколькими при неизменной общей длине соединительных швов (или при ее уменьшении, как в варианте соединения кромок гофров в одном слое) упрощает технологию изготовления каждой отдельной перегородки и уменьшает потери из-за брака при изготовлении,Равномерность распределения теплоносителя по каналам каждой пластины обеспечивается малым гидравлическим сопротивлением коллекторных участков(сравнительно с сопротивлением межгофровых щелевых каналов) и малой протяженностью участков поперечного растекания теплоносителя внутри щелевых каналов малого гидравлического диаметра (по сравнению с конструкцией, описанной в 2), где ширина щелевого канала равна расстоянию между стенками теплообменника), Ширина зоны поперечного растекания теплоносителя зависит от способа герметичного соединения кромок гофров, но не превышает высоты гофров,На фиг, 1 показан теплообменник, поперечный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - деталь поперечного разреза изображающая стенки гофров с дистанционирующими выштамповками; на фиг. 4 - поперечный разрез гофрированной перегородки, стенки которой оборудованы выштамповками или ребрами; на фиг, 5 - гофрированная перегородка с кромками, уложенными и герметично соединенными в одном монолитном слое (показаны элементы боковой стенки и разделительного элемента); на фиг. 6 - варианты укладки в одной слой гофрированной перегородки: а) в средней плоскости перегородки; б) в граничной плоскости с присоединением коллекторнойразделительной стенки; на фиг. 7 - соединение кромок гофров перегородки попарно между собой с присоединением коллекторной разделительной стенки в средней плоскости перегородки; на фиг, 8 - соединение кромок гофров перегородки попарно между собой с присоединением коллекторной разделительной стенки в граничной плоскости перегородки.Теплообменник (фиг, 1, 2. 3) содержит прямоугольно гофрированные перегородки 1, числом более одной, без взаимного вложения гофров соседних перегородок, установленные в корпусе, включающем днища 2 и боковые стенки 3, входные и выходных коллекторы горячего 4 и холодного 5 теплоносителей, Гофры каждой перегородки 1 в объеме, занимаемом перегородкой, образуют систему герметично разделенных стенкой перегородки чередующихся параллельных щелевых каналов для протока горячего 6 и холодного 7 теплоносителей, Между перегородками 1 установлены негерметичные разделительные элементы 8, предотвращающие взаимное вложение гофров соседних перегородок,С целью повышения эффективности рабочего процесса разделительные элементы 8 могут быть выполнены в виде прослоек, легко деформируемых по толщине (при сборке нескольких перегородок 1 в пакет с прижатием их друг к другу) и нерастяжимых в направлении, перпендикулярном гофрам, В этом виде элементы 8 выполняют функцию распределенного гидравлического со5 10 15 противления и затрудняют проток теплоносителя вне щелевых каналов, образованных гофрами, Для стабилизации величины зазора между стенками гофров перегородки 1 и увеличения эффективности процесса тепло- обмена между теплоносителем и стенкой последняя может быть оборудована (фиг, 3, 4) выштамповками 9, ребрами 10 или другими элементами, образующими выпуклый рельеф. Кромки гофров каждой перегородки 1 герметично соединены между собой и с коллекторными разделительными стенками 12 одним из способов, показанных на Фиг.58, На входных и выходных участках.гофры плавно укладываются и герметично соединяются в одном монолитном слое (фиг, 5, 6, где также показаны элементы боковой сенки 3 и разделительной прослойки 8, а также коллекторная разделительная стенка 12), или соединяются кромками попарно (Фиг. 7, 8) с использованием закладных элементов 11 и присоединением коллекторной разделительной стенки 12.Теплообменник функционирует при прапускании теплоотдающего (горячего) б и тепловоспринимающего (холодного) 7 теплоносителей по системе разделенных перегородками 1 щелевых каналов между входными и выходными коллекторами.Технический и зкономический эффект при использовании предложенной конструкции возрастает с увеличением компактности теплообменника т,е, с увеличением площади стенки перегородки 1 в единице обьема теплообменника, что реализуется при уменьшении зазора между стенками гофров (уменьшении высоты рельефных элементов 9, 10) и уменьшении толщины материала стенки, В варианте соединения входных и выходных кромок гофров перего 20 25 30 35 40 родки 1 в одном монолитном слое при зазоре между стенками гофров (высоте элементов 9, 10) 0,3 мм, толщине материала стенки 0,1 мм и высоте гофров (толщине гофрированной перегородки) 10 мм в предложенной конструкции протяженность швов, герметично соединяющих входные и выходные кромки гофров перегородки, в 25 раз меньше, чем в конструкции теплообменника, описанного в (2), причем в случае сварного соединения шов в предложенной конструкции становится значительно более простым в исполнении эа счет многократного увеличения толщины (при укладывании гофров одной на другой) оплавляемого материала в зоне шва. Формула изобретения 1. Пластинчатый теплообменник, содержащий установленный в корпусе теплообменный модуль, выполненный в виде гофрированной профилированной проставки с примыкающим к ней разделительным элементом,отличающийся тем,что,с целью повышения эффективности путем улучшения равномерности распределения теплоносителя, в корпусе установлен набор идентичных модулей, при этом разделительные элементы выполнены в виде перегородок с отверстиями, кромки гофров проставок уложены в один плоский слой и герметично закреплены в коллекторных стенках а стенки гофров снабжены дистанционирующими рельефными элементами.2, Теплообменник по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, кромки гофров соединены попарно, а между ними размещены герметизирующие элементы,. Иванов ектор А, Долин оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,каз 4114 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по из 113035, Москва, Ж, РПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб 4/5