ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2003 года по МПК F28F3/02 

Изобретение относится к конструкциям пластинчатых теплообменников и может быть применено для использования тепла вторичных энергоресурсов:
- отходящих газов с высокими температурами 100-600^oС от котельных, технологических печей;
- отходящих газов с низкой температурой от системы вентиляции.

Известно техническое решение по а.с. 1502949, кл. F 28 D 9/02, 1989г., содержащее плоские листы, чередующиеся с дистанционирующими вставками с образованием каналов для рабочих сред. Вставки выполнены в виде угловых элементов с прилегающими к листам полками и расположенными перпендикулярно к ним стенками с Г-образными прорезями. Причем участки стенок между прорезями отогнуты в сторону полок с образованием направляющих для потоков для рабочих сред.

Недостатком известного решения является сложность и металлоемкость конструкции. Дистанционирующие вставки состоят из нескольких элементов, требующих закрепления их на плоскости пластин. В конструкции теплообменника не решена герметизация стыков пластин, их крепление относительно друг друга. Сложная конструкция вставок снижает теплопередачу, т.к. увеличивает толщину пластины в месте контакта полок с пластиной. Трудоемкость изготовления вставки требует создания сложного и дорогостоящего оборудования.

Технический результат от использования предлагаемого технического решения выражается в упрощении конструкции теплообменника и в повышении теплопередачи, а также в снижении металлоемкости и обеспечении технологичности и герметизации конструкции.

Технический результат обеспечивается за счет того, что пластинчатый теплообменник содержит пакет пластин с дистанционирующими вставками с образованием каналов для рабочих сред, при этом пакет пластин размещен внутри каркаса, скрепленного стержнями, а пластины выполнены П-образными с отбортованными краями и отверстиями на последних и выполнены из алюминия толщиной 0,15-0,3 мм с зазором между собой 3-5 мм для увеличения теплопередачи. Дистанционирующие вставки выполнены из алюминия, в виде круглых стержней диаметром 2-3 мм /подобран оптимальный вариант/, сдавленных с двух сторон, и расположены в шахматном порядке перпендикулярно плоской поверхности пластин. Вставки установлены через одну пластину в отверстия каждой последующей пластины. Для обеспечения герметичности конструкции склеивания стыков пластин и крепление последних в пакет осуществляют путем обмазки отбортованных краев пластин высокотемпературным герметиком типа "Монолит" с использованием жидких гвоздей. Для обеспечения турболизации газового потока и увеличения теплопередачи на плоской поверхности пластин выполнена перфорация в шахматном порядке в виде углублений и выпуклостей высотой 1 мм /оптимальный вариант/ путем выдавливания.

Техническая сущность поясняется чертежами. На фиг.1 - общий вид пластинчатого теплообменника. На фиг.2 - дистанционирующая вставка и герметизация стыков пластин /вид А/. На фиг.3 - дистанционирующая вставка /вид Б/. На фиг.4 - расположение вставок на плоской поверхности пластины пакета /вид В/.

Теплообменник содержит плоский стальной каркас 1, который сжат стержнями 2. Внутри каркаса установлены алюминиевые пластины 3, имеющие П-образную форму с отбортованными краями, на которых расположены отверстия 4. Дистанционирующие вставки 5 выполнены из алюминия в виде круглых стержней диаметром 2-3 мм, сдавленных с двух сторон до плоской формы, и расположены в шахматном порядке перпендикулярно плоской поверхности пластины 3 /см. фиг.4, вид В/ и установлены через одну в отверстия 6 каждой последующей пластины теплообменника /см. фиг. 3, вид В/. Такое расположение дистанционирующих вставок позволяет размещать пластины параллельно между собой с образованием каналов для рабочих сред 7. Для обеспечения герметизации в стыке пластин используют обмазку 8 высокотемпературным герметиком 9 типа "Монолит". При этом жидкий герметик проникает в канал для рабочих сред 7 через отверстия 4 в отбортованных краях пластин 3 и образует жидкие гвозди 10 после затвердевания герметика. Таким образом, происходит склеивание и скрепление пластин в пакет посредством жидких гвоздей с образованием герметичного монолитного блока. Кроме того, на плоской поверхности пластин выполнена перфорация в шахматном порядке в виде углублений 11 и выпуклостей 12 высотой в 1 мм путем выдавливания. Такая перфорация пластин позволяет повысить жесткость последних и способствует турбулизации газового потока.

Работа теплообменника заключается в следующем. Отходящие газы попадают в теплообменник в направлении С /см. фиг.1,2/ по каналам 7, нагревая пластины 3 с одной стороны. Нагреваемый чистый воздух или иной газ попадает в направлении Д /см. фиг.1/, который проходит по каналам 7. Соприкасаясь с нагретыми пластинами 3, газ отбирает тепловую энергию с обратной пластины 3 теплообменника. Газы или воздух, проходя между углублениями 11 и выпуклостями 12, приобретают турбулентный характер движения, что способствует улучшенной теплопередаче и тепловосприятию.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию, уменьшить вес в 1,5-2 раза, обеспечивает технологичность и герметизацию конструкции, а также увеличивает теплопередачу в 1,5-2 раза за счет снижения толщины используемого металла для изготовления пластин теплообменника и уменьшения высоты газового канала для рабочих сред.

Изобретение предназначено для применения в конструкциях пластинчатых теплообменников, а также может быть применено для использования тепла вторичных энергоресурсов. Устройство содержит пакет пластин с дистанционирующими вставками с образованием каналов для рабочих сред, при этом пакет пластин размещен внутри каркаса, скрепленного стержнями, пластины выполнены П-образными с отбортованными краями и отверстиями 4 на последних и выполнены из алюминия толщиной 0,15-0,3 мм с зазором между собой 3-5 мм для увеличения теплопередачи. Дистанционирующие вставки выполнены из алюминия в виде круглых стержней диаметром 2-3 мм, сдавленных с двух сторон, и расположены в шахматном порядке перпендикулярно плоской поверхности пластин. Вставки установлены через одну пластину в отверстия каждой последующей пластины с образованием каналов для рабочих сред. Для обеспечения герметичности конструкции склеивания стыков пластин крепление последних в пакет осуществляют путем обмазки отбортованных краев пластин высокотемпературным герметиком. Для обеспечения турбулизации газового потока и увеличения теплопередачи на плоской поверхности пластин выполнена перфорация в шахматном порядке в виде углублений и выпуклостей высотой 1 мм путем выдавливания. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции теплообменника и повышение теплопередачи, а также снижение металлоемкости и обеспечение герметизации конструкции. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин с дистанционирующими вставками с образованием каналов для рабочих сред, отличающийся тем, что пакет пластин размещен внутри каркаса, скрепленного стержнями, пластины выполнены П-образными с отбортованными краями с отверстиями на последних и выполнены из алюминия толщиной 0,15-0,3 мм с зазором 3-5 мм, при этом дистанционирующие вставки выполнены из алюминия в виде круглых стержней диаметром 2-3 мм, сдавленных с двух сторон, и расположены в шахматном порядке перпендикулярно плоской поверхности пластины, причем вставки установлены через одну пластину в отверстия каждой последующей пластины. 2. Пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что склеивание и крепление пластин в пакет осуществляют путем обмазки отбортованных краев последних высокотемпературным герметиком. 3. Пластинчатый теплообменник по п.1 или 2, отличающийся тем, что на плоской поверхности пластины выполнена перфорация в шахматном порядке в виде углублений и выпуклостей высотой 1 мм путем выдавливания.