ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1998 года по МПК F28F1/30 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в составе радиаторов для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, конденсаторов кондиционеров и в других теплоообменных аппаратах, где охлаждение осуществляется газообразным охладителем.

Известен трубчато-пластинчатый теплообменник, содержащий пучок труб, оребренных пластинами, образующий конфузорно-диффузорные каналы, причем угол между пластинами в диффузорной и конфузорной частях составляет 16-90^o [1]
Данный теплообменник требует большой точности изготовления, не обеспечивает эффективного охлаждения при скоростях ниже 10 м/сек газообразного охладителя и не обеспечивает достаточно интенсивного омывания торцевых сторон трубок и межтрубных зазоров пластин по глубине сердцевины (по потоку охладителя). В этом случае наличие гофров способствует засоряемости межтрубного пространства.

Известен теплообменник, содержащий трубы с поперечным оребрением в виде пластин, снабженных гофрами, расположенными под углом к потоку рабочей среды, причем гофры имеют прямоугольную форму с высотой, равной 0,18 0,6 ширины, и в смежных пластинах расположены под углом [2]
Известный теплообменник имеет следующие недостатки:
его пластины невозможно изготовить на роторных штампах, из-за чего низка производительность труда при их производстве;
при уменьшении толщины материала пластина теряет жесткость, необходимую при сборке теплообменника;
недостаточно эффективное охлаждение на скоростях до 10 м/с газообразного охлаждающих трубок, расположенных внутри впадин или выступов каналов, расположенных под углом к потоку охладителя;
при больших скоростях потока газообразного охладителя резко повышается сопротивление потоку, которое с одновременным повышением тепловой эффективности радиатора снижает механический коэффициент полезного действия двигателя и, как следствие, происходит снижение мощностно-экономических показателей двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является теплообменник, содержащий трубы, расположенные параллельными рядами, с поперечным оребрением в виде пластин, снабженных гофрами, размещенными в каждом ряду труб и разделенными дополнительными гофрами, расположенными между рядами труб, причем гофры выполнены под углом к дополнительным гофрам [3]
Технической задачей изобретения является упрощение изготовления теплообменника.

Технический результат обеспечивается тем, что в теплообменнике, содержащем трубы, расположенные параллельными рядами, с поперечным оребрением в виде пластин, снабженных гофрами, размещенными в каждом ряду труб и разделенными дополнительными гофрами, расположенными между рядами труб, причем гофры выполнены под углом к дополнительным гофрам, эти гофры в каждом ряду труб выполнены однонаправленными, при этом гофры каждого последующего ряда выполнены как зеркальное отражение гофр предыдущего ряда.

Совокупность предложенных существенных признаков позволяет обеспечить возможность изготовления пластин теплообменника на роторных штампах, так как пластина представляет собой ряды гофров, разделенных дополнительными гофрами, и роторный штамп можно сделать в виде набора дисков, каждый из которых имеет ряд гофром.

На фиг. 1 изображен теплообменник, вид спереди; на фиг. 2 то же, вид сверху.

Теплообменник содержит трубы 1 с поперечным оребрением в виде пластин 2, снабженных волнообразными гофрами 3, которые расположены под углом α к фронтальной плоскости А теплообменника. Трубы 1 образуют ряды 4, 5, 6 труб, расположенные параллельно фронтальной плоскости А теплообменника. Между рядами 4, 5, 6 труб в пластине 2 выполнены дополнительные гофры 7, 8. Гофры ряда 5 расположены как в зеркальном отражении гофров, расположенных в ряду 4. А гофры ряда 6 расположены как в зеркальном отражении гофров в ряду 5. Таким образом выполнена каждая пластина 2. Трубы 1 могут быть как плоскоовальными, так и круглыми. Глубину дополнительных гофров 7, 8 выбирают в зависимости от расстояния между рядами 4, 5, 6 труб и в зависимости от толщины материала пластин 2.

Угол a между гофрами 3 и фронтальной плоскостью теплообменника А выбирают в зависимости от условий его работы (скорости потока охлаждающего газа, естественный поток или от вентилятора и т.д.).

При изготовлении пластин на роторных автоматических линиях и в последующей автоматической насадкой пластин на трубки, поверхности пластин в пакете теплообменника будут эквидистантны, как показано на фиг. 1, 2.

При других вариантах расположения смежных пластин в пакете теплообменника, например, при пересекающихся гофрах, или зеркальном отображении расположения дополнительных гофров, или и то и другое, будет меняться характер потоков газообразного охладителя. Но задача, поставленная в изобретении, решена при любых вариантах выполнения.

Теплообменник работает следующим образом. Охлаждаемая жидкость движется по трубам 1, а охлаждающий газ набегает на теплообменник перпендикулярно фронтальной плоскости А. Благодаря наличию в пластинах гофров 3, выполненных под углом к фронтальной плоскости А, поток газа при входе в теплообменник поворачивается в направлении гофров 3 и движется под углом к фронтальной плоскости А и в поперечном направлении по волновому каналу, образованному двумя смежными охлаждающими пластинами 2.

Пройдя первый ряд 4 труб 1 поток попадает в первое пространство между рядами 4 и 5 труб 1, образованное дополнительными гофрами 7, где поток, расширяясь, перемешивается, поток перераспределяясь, меняет направление, так как изменяют гофры 3.

Благодаря тому, что поток движется под углом к трубам 1, фронтальная и кормовая части труб 1 хорошо обтекаются и, следовательно, хорошо охлаждаются. Пройдя второй ряд 5 труб 1 поток газа снова попадает в пространство между рядами 5 и 6 труб 1, образованное дополнительными гофрами 8, снова, расширяясь, перемешивается и, перераспределяясь, меняет направление и т.д.

Благодаря такой конструкции теплообменника охлаждающий поток газа, проходя через теплообменник, несколько раз меняет скорость и направление.

Использование: в составе радиаторов для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, конденсаторов кондиционеров и в других теплообменных аппаратах, использующих газообразный охладитель. Сущность изобретения: упрощение изготовления роторных штампов и возможность изготовления пластин теплообменника на этих штампах обеспечивается тем, что теплообменник содержит трубы с поперечным одобрением в виде пластин, снабженных гофрами 3, расположенными под углом к фронтальной плоскости теплообменника, причем пластины имеют дополнительные гофры 7 и 8, расположенные в каждом последующем ряду труб, выполнены как зеркальное отражение гофров предыдущего ряда. 2 ил.

Теплообменник, содержащий трубы, расположенные параллельными рядами, с поперечным оребрением в виде пластин, снабженных гофрами, размещенными в каждом ряду труб и разделенными дополнительными гофрами, расположенными между рядами труб, причем гофры выполнены под углом к дополнительным гофрам, отличающийся тем, что гофры в каждом ряду труб выполнены однонаправленными, причем гофры каждого последующего ряда выполнены как зеркальное отражение гофров предыдущего ряда.