ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1997 года по МПК F28D7/00 F28F9/02 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменному оборудованию.

Известен теплообменник (патент Германии N 2008605, кл. F 28 F 21/06, 1994), который содержит по меньшей мере одну металлическую трубную доску и пластмассовые трубы для разделения двух теплообменивающихся сред, герметично закрепленные в цилиндрических отверстиях трубной доски и торцами выходящие в камеры теплоносителя.

Недостатком данного устройства является неравномерность распределения жидкости по отдельным трубкам, вызванная тем, что входы в трубки находятся на разном расстоянии от входа в камеры теплоносителя, а также большое гидравлическое сопротивление при входе жидкости из камер в трубки теплообменника и выходе из трубок в камеру, что увеличивает затраты энергии на прокачку жидкости.

Наиболее близким к заявляемому устройству и принятым авторами за прототип является теплообменник (авт. св. СССР N 1721425, кл. F 28 D 7/00, 1992), который содержит по меньшей мере две металлические трубные доски и трубы для разделения двух теплообменивающихся сред, герметично закрепленные в цилиндрических отверстиях трубных досок и торцами выходящие в камеры теплоносителя, причем торцы труб выполнены со скосами, плоскости которых обращены ко входу и выходу камер.

Недостатком прототипа является то, что при использовании трубок с одинаковыми скосами торцов при увеличении расстояния от входа в камеру к периферии уменьшается скорость потока жидкости и динамический напор, в результате чего уменьшается расход жидкости в трубках, находящихся на периферии, по сравнению с центральными трубками.

Задачей настоящего изобретения является создание теплообменника с равномерным распределением теплоносителя по трубкам и малым гидравлическим сопротивлением, что позволяет повысить эффективность теплообменника и одновременно уменьшить затраты энергии на прокачку теплоносителя.

Поставленная задача достигается тем, что в известном теплообменнике, содержащем две металлические трубные доски и трубы для разделения двух теплообменивающихся сред, герметично закрепленные в цилиндрических отверстиях трубных досок и торцами выходящие в камеры теплоносителя, торцы металлических трубок выполнены со скосами, плоскости которых обращены ко входу и выходу камер, причем угол скоса каждой из труб выполнен уменьшающимся от периферии камер к их центру, а трубные доски выполнены двухслойными с расположенным между слоями упругопластичным материалом. Кроме того, для большей герметичности конструкции каждый из слоев трубных досок может быть выполнен выпуклым и обращен выпуклой стороной к упругопластичному материалу.

В результате введение в известное устройство трубок с торцами, угол скоса которых уменьшается от периферии к центру, позволило получить теплообменник с более высокой эффективностью, обладающий высокой надежностью, низкими затратами энергии на прокачку теплоносителя, поэтому заявляемое устройство удовлетворяет критерию "существенные отличия".

На фиг. 1, 2 изображен предлагаемый теплообменник в продольном разрезе, вид спереди и сбоку.

Теплообменник содержит две двухслойные трубные доски 1, 2, концы которых закреплены, с расположенным между ними уплотнительным слоем 3. В трубных досках герметично закреплены трубы 4, которые на высоту скоса выходят в камеру и разделяют теплообменивающиеся среды 5, 6. Трубы 4 расположены таким образом, что их скошенные торцы обращены ко входу 7 и выходу 8 камер теплоносителя 9, 10.

Рассматриваемый теплообменник работает следующим образом.

Теплоноситель 5 поступает на вход 7 в камеру 9, а затем в систему труб 4, отдавая или получая энергию теплоносителю 6. Пройдя систему трубок 4, теплоноситель 5 попадает в камеру 10, а затем выходит из нее. Благодаря скошенным торцам теплоноситель 5 равномерно распределяется по трубкам 4. Угол между осью трубки и плоскостью скоса определяется расстоянием от трубки до входа в камеру теплоносителя, причем угол скоса каждой из труб уменьшается от периферии к центру.

Поток жидкости, движущейся перпендикулярно осям трубок в камере теплоносителя захватывается скошенным концом трубки, причем чем меньше угол, тем больше захват потока жидкости. В условиях переменного расхода жидкости по камере с использованием различного угла скоса торцов трубок добиваются равномерного расхода жидкости по отдельным трубкам. Кроме того, выполнение торцов трубок со скосом существенно уменьшает гидравлическое сопротивление при входе жидкости из камеры в трубки, что позволяет уменьшить затраты энергии на прокачку жидкости.

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: равномерное распределение теплоносителя по отдельным трубкам при малом гидравлическом сопротивлении обеспечивается тем, что в теплообменнике, содержащем две металлические трубные доски 1, 2 и трубы 4 для разделения двух теплообменивающихся сред 5, 6, герметично закрепленные в цилиндрических отверстиях трубных досок 1, 2 и выходящие торцами в камеры 9, 10 теплоносителя, торцы металлических трубок 4 выполнены со скосами, плоскости которых обращены ко входу 7 и выходу 8 камер 9, 10, причем угол скоса каждой из труб 4 выполнен уменьшающимся от периферии камер к их центру. Трубные доски 1, 2 выполнены двухслойными и с расположенным между слоями упругопластичным материалом 3. Для большей герметичности конструкции каждый из слоев трубных досок 1, 2 выполнен выпуклым и обращен выпуклой стороной к упругопластичному материалу 3. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Теплообменник, содержащий по меньшей мере две металлические трубные доски и трубы для разделения двух теплообменивающихся сред, герметично закрепленные в цилиндрических отверстиях трубных досок и торцами выходящие в камеры теплоносителя, причем торцы металлических труб выполнены со скосами, плоскости которых обращены к входу и выходу камер, отличающийся тем, что угол скоса каждой из труб выполнен уменьшающимся от периферии камер к их центру, а трубные доски выполнены двухслойными с расположенным между слоями упругопластичным материалом. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что каждый из слоев трубной доски выполнен выпуклым и обращен выпуклой стороной к упругопластичному материалу.