ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2002 года по МПК F28D1/03 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменной аппаратуре.

В последние годы теплообменная аппаратура сделала большие шаги вперед, современные теплообменники могут передавать десятки киловат тепла на один дециметр кубический объема, это пластинчатые теплообменники "Alfa Laval" и APV, а кожухо-пластинчатые теплообменники APV применяются при давлении теплоносителя до 100 атм и температуре до 600^oС.

Известен "теплообменник, содержащий корпус в котором расположен теплообменный элемент, состоящий из множества стенок, обращенных наружными краями в сторону корпуса, при этом каждая стенка соединена с наружного края с одной смежной стенкой, а с внутреннего края с другой смежной стенкой, образуя каналы для циркуляции теплообменных сред...". (См. RU 2099663 С1, F 28 D 1/03, 20.12.97 г.)
Недостатком такого теплообменника является обязательное наличие корпуса и сложных герметизирующих элементов, а также невозможность работы с рабочими телами, имеющими различное давление, из-за того что пластины соединены между собой только по краям, поэтому даже небольшая разница в давлении будет разжимать пластины полости с большим давлением и, наоборот, сжимать пластины в полости с меньшим давлением, уменьшая тем самым проходное сечение.

Поставленная задача - обеспечить теплообмен любых теплоносителей (газ - газ, газ - жидкость, жидкость - жидкость) при больших давлениях и высоких температурах, при минимально возможном собственном весе.

Для этого используется теплообменник, состоящий из нескольких плоскостей, по краям соединенных между собой и образующих герметично разделенные полости, при этом плоскости дополнительно соединяются перемычками, воспринимающими нагрузку от давления теплоносителей и одновременно увеличивающими площадь теплообмена, это соединение может производиться или склеиванием, или пайкой, или сваркой. Высота перемычек между плоскостями в различных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости. Для выравнивания давления в полости теплообменника перемычки имеют отверстия.

Подобная конструкция позволит применять теплообменник для теплоносителей в любом сочетании: газ - газ, газ - жидкость, жидкость - жидкость, а при необходимости иметь не только две полости, но и больше. Давление теплоносителя воспринимается одновременно всеми перемычками и даже при давлении теплоносителя в 100 атм, на каждый сантиметр длины перемычки, при расстоянии между перемычками в 1 см, действует усилие всего в 100 кг, что очень незначительно, а следовательно, и вес конструкции будет незначителен по сравнению с существующими теплообменниками при одинаковом давлении теплоносителя.

На чертеже показан теплообменник, один из вариантов.

Теплообменник состоит из корпуса 1, входа 2 и выхода 4 одной полости, входа 4 и выхода 5 другой полости, плоскостей 6 и перемычек 7. Плоскости 6 соединяются перемычками 7 или склеиванием, или пайкой, или сваркой. Высота перемычек 7 между плоскостями 6 в различных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости. Для выравнивания давления в полости теплообменника перемычки 7 имеют отверстия.

Работает теплообменник следующим образом, в одну полость подается теплоноситель, например отработавшие газы, в другую полость подается другой теплоноситель, например какая-нибудь жидкость, которая имеет температуру ниже температуры отработавших газов, в теплообменнике между полостями создается перепад температур и тепло от горячих отработавших газов будет переходить через плоскости 6 и перемычки 7 к холодному телу, жидкости, в другой полости, при этом усилие от давления теплоносителей будет восприниматься всеми перемычками 7 одновременно, а на каждую перемычку 7 будет действовать усилие от давления на площадь между перемычками, т.е. если расстояние между перемычками будет равно 1 см, то на каждый сантиметр длины перемычки при давлении 100 атм будет действовать усилие всего в 100 кг, такое усилие легко выдержат плоскости 6 и перемычки 7, изготовленные из стали толщиной всего 1 мм, и даже корпус 1 может быть изготовлен из материала толщиной не на много больше, чем плоскости 6 и перемычки 7, т.к. нагрузку он несет почти такую же.

Изобретение предназначено для применения в области теплотехники, в теплообменной технике. Теплообменник состоит из нескольких плоскостей, образующих полости, герметично разделенные между собой, причем плоскости соединяются между собой перемычками, например сваркой, высота перемычек между плоскостями в разных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости, причем давление теплоносителя воспринимается одновременно всеми перемычками. Изобретение позволяет обеспечить теплообмен любых теплоносителей при больших давлениях и высоких температурах, при минимально возможном собственном весе. 1 ил.

Теплообменник, состоящий из нескольких плоскостей, образующих полости, герметично разделенные между собой, отличающийся тем, что плоскости соединяются между собой перемычками, например сваркой, высота перемычек между плоскостями в разных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости, причем давление теплоносителя воспринимается одновременно всеми перемычками.