ПАКЕТ ПЛАСТИН ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 2001 года по МПК F28D9/00 

Изобретение относится к комплектам из пластинчатых элементов со средствами для увеличения площади теплопередачи, в частности с ребрами, впадинами, сконструированными для сборки в виде стопкообразных комплектов, и может широко использоваться в теплообменных аппаратах в коммунальном хозяйстве, химической, нефтяной и холодильной промышленности.

Известен пакет пластин для теплообменника, описанный в м.з. PCT N 91-16589 "Пластинчатый испаритель" по кл. F 28 F 3/06, 3,02, з. 15.04.91, оп. 31.10.91.

Известный пакет состоит из нескольких примыкающих одна к другой теплообменных пластин, снабженных гофрами в виде выступов и впадин, причем гофры на каждой пластине образуют несколько зон с различным направлением гофр и на смежных пластинах часть зон имеет противоположное направление гофр, а часть зон - одинаковое направление гофр.

Недостатком известного пакета является необходимость применения при сборке элементов, обеспечивающих размещение пластин на определенном расстоянии друг от друга для создания каналов протекания теплообменной жидкости, и подборки пластин с чередованием зон с различным направлением гофр при сборке.

Известен пакет пластин для теплообменника, описанный в з. Великобритании N 2236841 "Теплообменник" по кл. F 28 F 13/00, з. 09.08.89, оп. 17.04.91.

Известный пакет содержит стопку пластин, прилегающих друг к другу, поверхности которых выполнены с небольшими полусферическими выступами для турбулизации потоков теплообменных текучих сред и представляют собой каналы для подачи этих сред, а полуцилиндрические выступы, проходящие по всей ширине пластины, служат для создания необходимого зазора между пластинами, при этом на смежных пластинах каналы для подачи теплообменных сред размещены взаимно перпендикулярно.

Недостатком известного пакета является необходимость выполнения специальных элементов для получения необходимого зазора между пластинами и обеспечения определенной взаимной ориентации пластин при сборке их в пакет.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является пакет пластин для теплообменника, описанный в а. с. СССР N 1688099 "Теплообменник" по кл. F 28 D 9/00, F 28 F 3/02, з. 09.10.89, оп. 30.10.91 и выбранный в качестве прототипа.

Известный пакет состоит из чередующихся гладких пластин и гофрированных пластин-вставок, гофры которых выполнены в виде чередующихся по одной из осей плоскости пластины-вставки трапецеидальных выступов и впадин, проходящих по всей ширине пластины-вставки, при этом на выступах и впадинах выполнены турбулизирующие просечки, отогнутые с образованием конических поверхностей в сторону широкой части трапеции, а гофры на пластинах-вставках, прилегающих к одной гладкой пластине, имеют взаимно перпендикулярное направление.

Недостатком известного пакета является необходимость выполнения турбулизирующих просечек на поверхности гофр, обеспечения их различной ориентации на плоской поверхности гофр и обеспечения определенной ориентации самих пластин-вставок при сборке всех пластин в пакет для создания взаимно перпендикулярных каналов для подачи теплообменных сред. Кроме того, в известном теплообменнике теплообмен снижен из-за того, что в местах прилегания впадин к поверхности гладкой пластины получается двойная толщина металлической пластины. Выполнение гофр сплошными и длинными образует для потоков теплообменной среды узкие протяженные каналы, в которые требуется подавать потоки во взаимно перпендикулярном направлении, что не всегда удобно в эксплуатации, причем из-за ограниченности каналов стенками гофр жидкость испытывает в них значительное сопротивление, что требует большей толщины пластин, а гофры требуется выполнять относительно большой высоты, что увеличивает размеры теплообменника. При этом для обеспечения оптимального режима работы теплообменника пластины в нем должны быть квадратными, что также увеличивает размеры теплообменника. Кроме того, за счет того, что пластины-вставки гофрированы по всей длине, трудно осуществлять герметизацию каналов в собираемом из них теплообменнике.

Целью заявляемого изобретения является упрощение изготовления пластин и сборки их в пакет при повышении теплообмена, уменьшении толщины пластин и уменьшении размеров теплообменника.

Поставленная цель достигается тем, что в пакете пластин для теплообменника, состоящем из чередующихся, примыкающих друг к другу гладких пластин и гофрированных пластин-вставок, имеющих на поверхности гофры в виде чередующихся по одной из осей плоскости пластины-вставки выступов и впадин, согласно полезной модели гофры на пластинах-вставках выполнены в виде выступов и впадин, чередующихся по обеим осям плоскости пластины-вставки.

При этом гофры, выполненные в виде выступов и впадин, могут иметь разный размер.

Кроме того, края пластин-вставок выполнены с возможностью обеспечения герметизации при сборке.

Выполнение гофр на пластинах-вставках в виде выступов и впадин, чередующихся по обеим осям плоскости пластины-вставки, заставляет делать их небольшой протяженности и дает возможность обойтись без специальных турбулизаторов, упрощая процесс их изготовления и сборки и позволяя им самим выполнять одновременно роль турбулизаторов и роль элементов, обеспечивающих заданный зазор между пластинами. Тот факт, что чередующиеся по обеим осям гофры получаются при этом достаточно короткими, резко уменьшает возможность образования застойных зон в канале протекания жидкости, исключает наличие зон с двойной толщиной пластин, что интенсифицирует и улучшает теплообмен, а также не дает возможности пластинам "слипаться " при значительном давлении жидкости, позволяя выполнять пластины более тонкими. Поскольку гофры не являются сплошными и каналом для потока теплообменной жидкости служит все пространство между гладкой пластиной и пластиной-вставкой, то указанный поток не встречает столь большого сопротивления гофр, как в случае ограниченных сплошными гофрами каналов в прототипе; это позволяет уменьшить зазор между пластинами и уменьшить размеры теплообменника. Выполнение краев пластин-вставок гладкими дает возможность легко обеспечить герметизацию каналов при сборке пластин в теплообменник, что также упрощает процесс сборки.

Заявляемый пакет пластин для теплообменника обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него чередованием выступов и впадин по обеим осям плоскости пластины-вставки и выполнением краев этих пластин с возможностью герметизации пакета при его сборке, обеспечивающими достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие совокупностью указанных существенных отличительных признаков, обеспечивающих достижение заданного эффекта, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемый пакет пластин может найти широкое применение в теплообменниках для коммунального хозяйства, нефтяной и холодильной промышленности, соответствуя тем самым критерию "промышленная применимость".

Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены на
- фиг. 1 схематичный внешний вид гофрированной пластины-вставки, где крестиками помечены впадины, а точками - выступы:
- фиг. 2 вид в разрезе пакета пластин для теплообменника с гофрами одинакового размера;
- фиг. 3 вид в разрезе пакета пластин для теплообменника с гофрами разного размера.

Заявляемый пакет пластин для теплообменника состоит из собранных в стопку чередующихся гладких пластин 1 и гофрированных пластин-вставок 2, имеющих на поверхности чередующиеся по обеим осям плоскости пластины-вставки выступы 3 и впадины 4, например, полусферической формы (см. фиг. 1 и 2). Выступы и впадины могут иметь и любую другую форму и иметь разный размер (см. фиг. 3). При этом гофры меньшего размера играют роль турбулизаторов, а гофры большего размера - роль элементов, задающих расстояние между пластинами. За счет чередования по обеим осям плоскости пластины-вставки выступов 3 и впадин 4 на гофрированных пластинах-вставках 2 между гладкими пластинами 1 и пластинами-вставками 2 обеспечивается некоторое расстояние так, что при этом образуются каналы 5 и 6 для пропускания теплообменных текучих сред. Эти среды могут подаваться через пластины теплообменника в любом направлении. Края пластин-вставок выполнены гладкими, что позволяет при сборке с помощью, например, резиновых уплотняющих прокладок (на чертежах не показаны) легко герметизировать каналы для прохождения теплообменных сред.

Пластины могут быть изготовлены из металлических листов толщиной 0,3 мм, пластины-вставки изготавливают, например, штамповкой.

Пластины собирают в пакет любым известным способом, например с помощью крепежных элементов (на чертежах не показаны). Поскольку пластины достаточно тонкие и направление подачи теплообменных сред может быть любым, а зазор между пластинами обеспечивается, то пластины могут быть также собраны в теплообменник, например, сворачиванием их в трубу.

При подаче теплообменных сред в каналы, образованные пластинами 1 и 2 пакета теплообменника, среда набегает на полусферические выступы 3, действующие как турбулизаторы, и с них часть ее потока отклоняется к впадинам 4 и разрушает застойные зоны в них, интенсифицируя теплообмен.

В сравнении с прототипом заявляемый пакет пластин теплообменника является более простым в изготовлении и в сборке, имеет повышенный теплообмен, более тонкие пластины и меньшие размеры.

Изобретение предназначено для применения в теплообменных аппаратах в коммунальном хозяйстве, химической, нефтяной и холодильной промышленности. Пакет пластин для теплообменника состоит из собранных в стопку чередующихся гладких пластин и гофрированных пластин-вставок, имеющих на поверхности чередующиеся по обеим осям плоскости пластины-вставки выступы и впадины, причем гофры на пластинах-вставках выполнены в виде выступов и впадин, чередующихся по обеим осям плоскости пластины-вставки. Целью изобретения является упрощение изготовления пластин и сборки их в пакет. 3 ил.

Пакет пластин для теплообменника, состоящий из чередующихся, примыкающих друг к другу гладких пластин и гофрированных пластин-вставок, имеющих на поверхности гофры в виде чередующихся по одной из осей плоскости пластины-вставки выступов и впадин, отличающийся тем, что гофры на пластинах-вставках выполнены в виде выступов и впадин, чередующихся по обеим осям плоскости пластины-вставки.