ПЛАСТИНЧАТЫЙ ЩЕЛЕВОЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1995 года по МПК F28D9/00 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной, пищевой, молочной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен пластинчатый щелевой теплообменник, состоящий из ряда параллельных гофрированных пластин, которые имеют проходы для потока во всех четырех углах и закрепляются на раме, которая служит опорой для втулок и патрубков, протянутых через проходы в пластинах и присоединенных к внешнему трубопроводу для подвода двух теплообменивающихся сред [1] Пластины прижимаются к фиксированной боковой крышке рамы при помощи другой боковой крышки, а крышки закрепляются боковыми болтами. На самих пластинах установлены прокладки, которые предназначены для устранения внутренних перетечек и направления потока (как правило противотока) через относительно узкие проходы между чередующимися парами теплообменных пластин. Проточные части обоих контуров собраны по последовательной схеме.

Недостатками указанного теплообменника являются наличие большого количества фигурных резиновых прокладок, недостаточно эффективное использование теплообменной поверхности пластин, трудоемкость сборки и разборки при чистке теплообменника, наличие в нем последовательной схемы организации течения теплообменивающей среды, которая может привести к его неработоспособности при выходе из строя или закупоривании даже одной из пластин.

Известен пластинчато-ребристый теплообменник, состоящий из металлических листов, отделенных друг от друга поочередно металлическими листами и перегородками [2] Вход и выход теплообменивающейся среды осуществляется через патрубки с перегородкой для предотвращения попадания одной теплообменивающейся среды в каналы, предназначенные для движения другой среды. Гофрированные листы, перегородки и боковые крепления собирают вручную, надежно затягивают с помощью зажимного устройства и затем запаивают твердым припоем. В данном теплообменнике проточные части контуров теплообменивающихся сред организованы по параллельной схеме.

Недостатком этого теплообменника является трудоемкость его разборки и сборки для механической очистки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является пластинчатый щелевой теплообменник, содержащий герметичный корпус со стяжками и уплотнениями в виде прямоугольного параллелепипеда, на одной паре противоположных граней которого расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, а на другой окна, герметично закрытые съемными крышками, на внутренних поверхностях которых консольно закреплены теплообменные элементы, сообщающиеся с раздающими и собирающими коллекторами [3]
Недостатками этого технического решения являются наличие большого количества резиновых прокладок и недостаточно эффективное использование теплопередающей поверхности пластин.

Для устранения указанных недостатков в пластинчатом щелевом теплообменнике, содержащем корпус в виде прямоугольного параллелепипеда с уплотнениями, стяжками и установленными в нем теплообменными элементами в виде сдвоенных с образованием полостей пластин, подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, расположенные на одной паре противоположных граней, окна, расположенные на другой паре противоположных граней, герметично закрытые съемными крышками, предлагается пластины закрепить консольно на внутренних поверхностях крышек, на наружных поверхностях которых расположить собирающие и раздающие коллекторы, сообщенные с полостями пластин, выполненными в виде П- и М-образных каналов.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый пластинчатый щелевой теплообменник в разобранном состоянии; на фиг.2 и 3 различные конструктивные варианты организации подвода и отвода рабочей среды; на фиг.4 и 5 теплообменник с различными конструкциями раздающих и собирающих коллекторов, поперечное сечение; на рис. 6 и 7 теплообменные элементы с П- и М-образными внутренними каналами соответственно.

Теплообменник содержит корпус 1 в виде прямоугольного параллелепипеда. Герметичность корпуса 1 обеспечивается резиновыми уплотнениями 2 между противоположными гранями 3 и съемными крышками 4 с помощью стяжек 5 (фиг.1, 4 и 5). На одной паре противоположных граней 6 корпуса 1 расположены подводящие 7 и отводящие 8 патрубки для одной из теплообменивающихся сред. На другой паре противоположных граней 3 имеются окна 9, герметично закрытые съемными крышками 4. На внутренних поверхностях съемных крышек 4 консольно закреплены теплообменные элементы 10 в виде сдвоенных с образованием полостей 11 пластин 12, выполненных в виде П- и М-образных каналов 13. Пластины 12 имеют турбулизаторы потока 14 на внешней поверхности. На наружных поверхностях крышек 4 расположены собирающие 15 и раздающие 16 коллекторы, сообщенные с каналами 13 теплообменных элементов 10. На входе в каналы теплообменных элементов 10 установлены дроссельные шайбы 17, а сами каналы 13 имеют переменное по длине проходное сечение.

Возможны различные варианты соединения коллекторов 15 и 16 с каналами 13 теплообменных элементов 10. Например, раздающий 16 и собирающий 15 коллекторы выполнены в виде камер, сообщенных соответственно с входными 18 и выходными 19 концами каналов 13 всех теплообменных элементов 10 (фиг.2), одного элемента 10 (фиг.3) или одного из каналов 13 каждого элемента 10 (фиг.1).

Теплообменник работает следующим образом.

Одна теплообменивающаяся среда из подводящего патрубка 7 поступает во внутреннюю полость корпуса 1, омывает внешнюю поверхность системы теплообменных элементов 10 и через отводящий патрубок 8 выводится из теплообменника. Другая теплообменивающаяся среда из раздающих коллекторов 16 поступает в каналы 13 теплообменных элементов 10, попадает в собирающей коллектор 15 и выводится из теплообменника. При работе теплообменника происходит передача тепла от одной теплообменивающейся среды к другой за счет теплопередачи через стенки пластин 12. В теплообменнике возможно одновременное подключение раздающих коллекторов 16 к общему напорному патрубку и одновременное подключение собирающих коллекторов 15 к общему отводящему патрубку.

Использование: преимущественно в энергетической, химической, нефтяной, пищевой, молочной промышленности. Сущность изобретения: пластинчатый шелевой теплообменник содержит корпус с уплотнениями. Стажками и установленными в нем теплообменными элементами в виде сдвоенных с образованием полостей пластин. Корпус выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, на одной паре противоположных граней которого расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, на другой герметично закрытые съемными крышками окна. Пластины закреплены консольно на внутренних поверхностях крышек. На наружных поверхностях крышек расположены сообщенные с полостями пластин собирающие и раздающие коллекторы. Полости пластин выполнены в виде П- и М-образных каналов. 6 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. ПЛАСТИНЧАТЫЙ ЩЕЛЕВОЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус с уплотнениями, стяжками и установленными в нем теплообменными элементами в виде сдвоенных с образованием полостей пластин, при этом корпус выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, на одной паре противоположных граней которого расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, а на другой окна, герметично закрытые съемными крышками, отличающийся тем, что пластины закреплены консольно на внутренних поверхностях крышек, на наружных поверхностях которых расположены собирающие и раздающие коллекторы, сообщенные с полостями пластин, выполненными в виде П- и М-образных каналов. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что на внешних поверхностях пластин выполнены турбулизаторы в виде выступов. 3. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что на входе в каналы пластин установлены дроссельные шайбы. 4. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каналы пластин имеют переменное по длине проходное сечение. 5. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что раздающий и собирающий коллекторы выполнены в виде камер, объединяющих соответственно входные и выходные концы каналов. 6. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что раздающий и собирающий коллекторы выполнены в виде нескольких камер, каждая из которых объединяет соответственно входные и выходные концы каналов одной из пластин. 7. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что раздающий и собирающий коллекторы выполнены в виде нескольких камер, к каждой из которых подсоединены соответственно входные и выходные концы одного из каналов каждой пластины.