ПЛАСТИНЧАТО-ТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2000 года по МПК F28D9/00 F28D9/04 

Заявляемое изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным аппаратам с высокоразвитой наружной и внутренней поверхностью, а также может использоваться для других конструкций теплотехнического назначения.

Аналоги этого изобретения - это теплообменники, содержащие пакет соединенных пластин с отверстиями, по периметру которых находятся отбортовки, входящие в отверстия смежной пластины с образованием внутренних каналов, коллекторы с входным и выходным патрубком (SU 983431 A, SU 1740946 A1).

Недостатком указанных аналогов является ограничение в развитости внутренней поверхности теплообменника, то есть в увеличении площади теплообменной поверхности, что сдерживает повышение эффективности теплообменных процессов.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрана конструкция теплообменника (RU 2100734 C1), содержащая пакет соединенных пластин, каждая из которых выполнена с рядами отверстий, имеющих по периметру отбортовки, входящие в отверстия смежной пластины с образованием внутренних каналов, в которых расположены вставки, крышки, входной и выходной патрубки. Повышение эффективности теплообмена в этом теплообменнике по сравнению с вышеуказанными аналогами обеспечивается за счет введения вставок, которые увеличивают внутреннюю теплообменную поверхность.

Однако недостатком теплообменника по прототипу является присутствие контактов между вставкой и отбортовкой, что увеличивает тепловое сопротивление, а значит снижает эффективность теплообмена между пропускаемыми теплоносителями через этот теплообменник.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности теплообмена и в расширении номенклатуры теплообменников, обладающих высокоразвитой наружной и внутренней поверхностью.

Поставленная задача достигается тем, что пластинчато-трубный теплообменник, содержащий пакет соединенных пластин, каждая из которых выполнена с рядами отверстий, имеющих по периметру отбортовки, входящие в отверстия смежной пластины с образованием ребристых внутренних каналов, крышки, входной и выходной патрубки, согласно заявляемому изобретению кромка отбортовок по их периметру выполнена в виде загнутых лепестков под углом, превышающим острый угол между образующей отбортовки и продольной осью внутреннего канала, и образует ребристый внутренний канал, поверхность загнутых лепестков выполнена плоской во внутреннем канале. Поверхность загнутых лепестков выполнена овальной во внутреннем канале, поверхность загнутых лепестков выполнена винтообразно по или против часовой стрелки с чередованием их вдоль продольной оси внутреннего канала, фронтальная кромка пластин выполнена в виде ломаной линии, которая имеет впадины между отверстиями и выступы с конфигурацией, аналогичной конфигурации ближней стороны соседнего отверстия.

Существенные отличия предлагаемого изобретения следующие: 1) присутствие загнутых прямолинейных, полуовальных, винтообразных и другой формы лепестков на кромке отбортовок по их периметру; 2) винтообразные лепестки закручены по и против часовой стрелки, которые чередуются вдоль продольной оси внутреннего канала; 3) фронтальная кромка пластин имеет впадины между отверстиями и выступы с конфигурацией, аналогичной конфигурации ближней стороны соседнего отверстия.

Для пояснения сущности предлагаемого изобретения приведены следующие фигуры: фиг. 1 - продольное сечение пластинчато-трубного теплообменника; фиг. 2 - поперечное сечение пластины с отбортовками у ее отверстий, где 1 - пластина, 2 - крышка, 3 - входной патрубок, 4 - выходной патрубок, 5 - отверстие, 6 - отбортовка, 7 - загнутый прямолинейный лепесток, 8 - загнутый полуовальный лепесток, 9, 10 - загнутый винтообразный лепесток, закрученный по и против часовой стрелки соответственно, 11 - впадина, 12 - выступ.

Технологический процесс получения пластинчато-трубного теплообменника состоит из многопереходной штамповки рифтов в пластинах (1), пробивки отверстий (5) в рифтах с одновременным отсеканием лепестков (7-10) возле кромки отбортовок (6), впадин (11) и выступов (12), затем загибки и закручивания этих лепестков под требуемую их форму, например, под прямую линию, полуовал, винтовую линию и др., сборки этих пластин в пакет вместе с крышками (2), а также с входным и выходным патрубком (3, 4 соответственно), и в заключение термической или механической обработки собранных составляющих для их пайки или сварки.

Использование загнутых лепестков в каналах предлагаемого теплообменника увеличивает его внутреннюю поверхность для повышения эффективности теплообмена, к тому же закручивание этих лепестков по винтовой линии, а также чередование их с закруткой по и против часовой стрелки создает эффект турбулизации потока пропускаемого теплоносителя. Загибка лепестков под углом, который превышает острый угол между образующей отбортовки и продольной осью внутреннего канала, также повышает эффект турбулизации потока теплоносителя.

Наличие выступов и впадин на фронтальной кромке пластин, в частности, конфигурации выступов аналогично конфигурации ближней стороны соседнего отверстия (фиг. 2), обеспечивает одинаковый путь теплопередачи от любой точки (B, A, C) на торце этого выступа до поверхности отверстия (D, E, P). В этом случае повышается эффективность теплообмена между теплоносителями.

Таким образом, особенности заявляемого изобретения, а именно присутствие выступов, впадин, загнутых лепестков, закрученных под различную форму, расширяют номенклатуру этих теплообменников, которые обладают более высокими показателями теплотехнических характеристик, чем конструкции по прототипу.

Изобретение предназначено для применения в различного рода теплообменных аппаратах, а также для любых других конструкций теплотехнического назначения. Устройство содержит пакет соединенных пластин, причем кромка отбортовок по их периметру выполнена в виде загнутых лепестков под углом, превышающим острый угол между образующей отбортовки и продольной осью внутреннего канала, поверхность загнутых лепестков выполнена плоской во внутреннем канале, поверхность загнутых лепестков выполнена овальной во внутреннем канале, поверхность загнутых лепестков выполнена винтообразно по или против часовой стрелки с чередованием их вдоль продольной оси внутреннего канала, фронтальная кромка пластин выполнена в виде ломаной линии, которая имеет впадины между отверстиями и выступы с конфигурацией, аналогичной конфигурации ближней стороны соседнего отверстия. Изобретение позволяет повысить эффективность теплообмена за счет увеличения высокоразвитой наружной и внутренней поверхности. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Пластинчато-трубный теплообменник, содержащий пакет соединенных пластин, каждая из которых выполнена с рядами отверстий, имеющих по периметру отбортовки, входящие в отверстия смежной пластины с образованием ребристых внутренних каналов, крышки, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что кромка отбортовок по их периметру выполнена в виде загнутых лепестков под углом, превышающим острый угол между образующей отбортовки и продольной осью внутреннего канала, и образует ребристый внутренний канал. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что поверхность загнутых лепестков выполнена плоской во внутреннем канале. 3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что поверхность загнутых лепестков выполнена овальной во внутреннем канале. 4. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что поверхность загнутых лепестков выполнена винтообразно по или против часовой стрелки с чередованием их вдоль продольной оси внутреннего канала. 5. Теплообменник по пп.1 - 4, отличающийся тем, что фронтальная кромка пластин выполнена в виде ломаной линии, имеющей впадины между отверстиями и выступы с конфигурацией, аналогичной конфигурации ближней стороны соседнего отверстия.