ПЛАСТИНА БЕСТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 1995 года по МПК F28D9/00 F28F1/32 

Изобретение относится к конструкции пластин теплообменного аппарата.

Известно техническое решение, в котором в теплообменной пластине пластинчато-трубного теплообменника выполнены просечки, снабженные отогнутыми лепестками. Однако теплоотдача в таком теплообменном аппарате увеличивается в основном со стороны поверхности, сторону которотй отогнуты лепестки, а с другой стороны пластины теплотодача увеличивается меньше. Кроме того, передние кромки теплообменной трубы обдуваются слабо возмущенным потоком, так как турбулизация его не предусмотрена (1).

Известно также решение, в котором теплообменник содержит пакет пластин с отверстиями, имеющими по периметру отбортовки, причем пласттины попарно герметически соединены между собой (2).

К общим недостаткам этих теплообменников относится отсутствие возможности активного воздействия на поток холодного теплоносителя при неравномерном скоростном поле на входе.

Техническим результатом изобретения является интенсификация теплообмена.

Технический результат достигается тем, что пластина беструбного теплообменника (в дальнейшем именуемая пластина) выполнена с отогнутыми краями и прорезями с лепестками, которые образуют двойной S-образный профиль поверхности с выступами, причем отношение высоты отогнутого края пластины и высоты лепестка составляет 0,2.0,3 минимального расстояния между пластинами, а отношение широкой и узкой части лепестка составляет 5.12.

На фиг. 1 изображена пластина с отбортованными конусом, отогнутыми краями и выступающими лепестками; на фиг. 2 вид сверху на фиг. 1.

Пластина 1 с отбортованным центральным конусом 2 имеет прорези 3, лепестки 4, которые отогнуты симметрично относительно оси центрального конуса. Причем края 5 пластины 1 и лепестки 4 отогнуты в противоположные стороны и образуют выступы, турбулизиующие поток газообразного теплоносителя с двух сторон пластины, S-образный профиль, порождающие и поддерживающие турбулентные пульсации.

Угол отгиба краев пластины по отношению к направлению набегающего потока составляет 7.20^о, а угол отгиба края лепестков составляет 7.20^о по отношению к образующей плоскости пластины.

Пластина работает следующим образом.

Поток газообразного теплоносителя, проходя по межреберному пространству, набегает на отогнутый край 5 пластины 1 и разбивается на два направления. Часть потока, огибающая верхний край 5, турбулизируется на его кромке с образованием срыва потока и дальше области отрывного вихревого движения с местными повышением статического давления. В области внутри "чаши" спутные потоки турбулизируются, что способствует общему вихреобразованию потока, набегающего на теплообменную трубу теплообменника.

Другая часть потока, огибающая нижний край 5 пластины 1, опускается вниз, тормозится по поверхности лепестка 4 и частично эжектируется в прорезь 3 канала, на выходе из которой происходит смешение струй и вследствие этого поддержание турбулентного движения потока, набегающего на отбортованный конус 2.

Пульсирующие потоки, омывающие пластину с двух сторон, сообщаются через прорезь 3, перенося неустойчивые возмущения, поддерживая развитое движение.

Разрушение пограничного слоя с двух сторон на стенке пластины 1 при развитых трехмерных турбулентных пульсациях потока, набегающего на отбортованный конус 2, интенсифицирует теплообмен, cпоcобcтву-ет активному учаcтию в теплообмене всей поверхности и отбортованного конуса 2.

В дальнейшем поток, выходящий за пределы пластины, также разбивается на два направления.

Часть потока изменяет направление движения, тормозится на задней кромке 5 пластины 1, а другая часть потока через прорезь 3 эжектируется вниз и смыкается со спутным потоком, огибающим отогнутый лепесток 4. На следующий ряд оребренных труб поток набегает в турбулизированном состоянии. Процесс выравнивания полей пульсации, поддерживаемый на всей поверхности теплообмена, переносится на следующие ряды оребренных труб, располо- женные за первым, многократно повторяется.

К особенности работы теплообменников, смываемых холодным газообразным теплоносителем при Rе ≈ 10⁴, относятся высокие скорости (27.35 м/с) набегающего потока, что связано с существенной неравномерностью скоростного поля на входе в теплообменник из коллектора. При семикратном отношении площадей фронтального сечения теплообменника и подводящего коллектора в работе задействована преимущественно центральная часть теплообменика, что сопровождается снижением его теплотехнических показателей. Неравномерность поля скоростей на входе в теплообменник уменьшается при изменении угла наклона краев 5 и лепестков 4 путем их отгиба на больший угол по отношению к направлению набегающего потока и образующей плоскости теплообменной поверхности пластины. На теплообменных трубах первых рядов теплообменника, расположенных в проекции подводящего патрубка, угол отгиба выполняется максимальным, причем угол отгиба на трубах, расположенных по периферии фронтального сечения, выполняется относительно меньше.

Данное решение позволяет интенсифицировать теплообмен путем увеличения теплоотдачи оребренных труб теплообменника, выравнивать температурное поле по глубине и фронту путем выравнивания скоростного поля на входе и более полно использовать теплопередающую поверх- ность.

Использование: для интенсификации теплообмена в пластинчатых теплообменниках. Сущность изобретения: пластина беструбного теплообменника содержит отбортованный конус. По ее окружности выполнены просечки и лепестки. Их кромки отогнуты с образованием турбулизирующих выступов. Края пластины отогнуты и образуют с лепестками прорезей двойной S-образный профиль поверхности с выступами. Отношение высоты отогнутого края пластины и высоты лепестка составляет 0,2...0,3 минимального расстояния между пластинами. Отношение широкой части лепестка и узкой составляет 5...12. 2 ил.

ПЛАСТИНА БЕСТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА, содержащая отбортованный конус и выполненные по окружности просечки и лепестки, кромки которых отогнуты с образованием турбулизирующих выступов, отличающаяся тем, что края пластины отогнуты и образуют с лепестками прорезей двойной S-образный профиль поверхности с выступами, причем отношение высоты отогнутого края пластины к высоте лепестка составляет 0,2 0,3 минимального расстояния между пластинами, а отношение широкой части лепестка к узкой составляет 5 12.