ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2004 года по МПК F28D9/00 

Изобретение относится к области энергомашиностроения и теплоэнергетики и предназначено преимущественно для охлаждения жидкостей и газов.

Известны пластинчатые теплообменники, содержащие гладкие пластины и гофрированные пластины, собранные в пакет с образованием каналов между поверхностями гладких и гофрированных пластин. Гофрированные пластины выполняют функцию оребрения для гладких пластин и позволяют повысит интенсивность теплообмена между рабочими средами, разделяемыми гладкими пластинами [1].

В таких теплообменниках эффективность теплопередачи между гладкими и гофрированными пластинами, а также герметичность проточной части между гладкими пластинами зависят от качества пайки, которую трудно обеспечить при изготовлении теплообменника и которая ухудшается за счет вибрации и окисления при его эксплуатации. Кроме того, наличие двух разных по конструкции пластин в пакете теплообменника приводит к ухудшению его технологичности и удорожанию.

Наиболее близким к заявляемому является пластинчатый теплообменник, содержащий пластины, с одной стороны которых установлены пластинчатые ребра, а с другой стороны, по крайней мере, по краям пластины установлены дополнительные ребра с образованием посадочных пазов для пластинчатых ребер, причем расстояние между дополнительными ребрами, образующими посадочный паз, равно толщине пластинчатого ребра. Пластины собраны в пакет так, что пластинчатые ребра одной пластины входят в посадочные пазы между дополнительными ребрами соседней пластины с образованием каналов между поверхностями пластин и пластинчатых ребер [2].

Если пакет теплообменника собран из одинаковых оребренных пластин, то для одной из рабочих сред, имеющих разные теплофизические свойства (в частности коэффициент теплопроводности и, следовательно, коэффициент теплоотдачи), проточная часть теплообменника будет использована неэффективно [3]. Если же для каждой рабочей среды будет обеспечена требуемая индивидуальная геометрия проточной части (то есть высота и толщина ребер, а также расстояние между ними), то в пакете должны быть установлены как минимум два вида оребренных пластин, что снижает степень унификации теплообменника и ухудшает его технологичность. Низкая технологичность и неэффективность теплообмена для одной из рабочих сред являются очевидными недостатками прототипа.

Задача изобретения: улучшение охлаждения газа и жидкости и улучшение технологичности конструкции теплообменника.

Поставленная задача достигается тем, что в известном пластинчатом теплообменнике, содержащем пластины, оребренные с обеих сторон и собранные в пакет с образованием каналов между поверхностями пластин и ребер, на обеих сторонах каждой пластины выполнено по меньшей мере по одному дополнительному ребру, расположенному на краю пластины и удаленному от ближайшего ребра на расстояние, равное толщине ребра, расположенного на противоположном краю этой же стороны пластины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан пакет заявляемого пластинчатого теплообменника, изготовленного по перекрестной схеме, а на фиг.2 пакет пластинчатого теплообменника, изготовленного по противоточной схеме.

Пластинчатый теплообменник содержит пластины 1 с ребрами 2 на одной поверхности и ребрами 3 на противоположной поверхности, собранные в пакет так, что между поверхностями пластины 1 и ребер 2 образованы каналы 4 и между поверхностями пластины 1 и ребер 3 также образованы каналы 5, кроме того, на одной стороне пластины 1 выполнено дополнительное ребро 6, расположенное на краю пластины 1 и удаленное от ближайшего ребра 2 на расстояние, равное толщине ребра 2, расположенного на противоположном краю этой же стороны пластины 1, а на другой стороне пластины 1 выполнено дополнительное ребро 7, расположенное на краю пластины 1 и удаленное от ближайшего ребра 3 на расстояние, равное толщине ребра 3, расположенного на противоположном краю этой же стороны пластины 1. Таким образом, между дополнительным ребром 6 и ближайшему к нему ребром 2, а также между дополнительным ребром 7 и ближайшему к нему ребром 3 формируются посадочные пазы 8, 9, в которые при сборе пластин 1 в пакет входят соответствующие ребра 2 и 3 соседних пластин 1, что обеспечивает герметичность каналов 4 и 5.

Пакет теплообменника с перекрестным движением рабочих сред образован пластинами 1, выполненными с перекрестным расположением ребер 2, 6 с ребрами 3, 7 (фиг.1). Пакет теплообменника с противоточным движением рабочих сред образован пластинами 1, выполненными с параллельным расположением ребер 2, 6 с ребрами 3, 7 (фиг.2).

Пластинчатый теплообменник работает следующим образом(Фиг.1, 2). Рабочая среда А протекает по каналам 5, взаимодействуя посредством теплопередачи через пластины 1 с ребрами 2 и 3 с рабочей средой В, протекающей по каналам 4. При этом геометрические размеры ребер 3 и расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы обеспечить наименее возможные гидравлические потери и наиболее возможные коэффициент теплоотдачи и площадь теплообмена для среды А, обладающей индивидуальными теплофизическими свойствами, при этом в каждом конкретном случае следует учитывать форму и шероховатость поверхностей пластин и ребер, режим течения рабочей среды А, ее температуру, вязкость, плотность и другие факторы [3], а геометрические параметры ребер 2 и расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы обеспечить наименее возможные гидравлические потери и наиболее возможные коэффициент теплоотдачи и площадь теплообмена для среды В, также обладающей индивидуальными теплофизическими свойствами [3].

Таким образом, предлагаемый теплообменник позволяет по сравнению с ранее известными улучшить охлаждение газа и жидкости и обеспечить высокую степень унификации конструкции теплообменника, то есть его высокую технологичность.

Литература.

1. Заявка Великобритании №2073395, МКИ F 28F 21/08, 3/02. Теплообменник для охлаждения высокотемпературной текучей среды. БИ №4834, опубл. 14.10.81.

2. Заявка Японии №61-14438, МКИ F 28D 9/00, F 28F 3/02. Теплообменник кондиционера. БИ №5-361, публ. 18.04.86.

3. Теплопередача. Учебник для вузов. В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел. - М.: Энергоиздат, 1981.

Изобретение предназначено для применения в области энергомашиностроения и теплоэнергетики, преимущественно, для охлаждения жидкостей и газов. Пластинчатый теплообменник содержит пластины, оребренные с обеих сторон и собранные в пакет с образованием каналов между поверхностями пластин и ребер, причем на обеих сторонах каждой пластины выполнено, по меньшей мере, по одному дополнительному ребру, расположенному на краю пластины и удаленному от ближайшего ребра на расстояние, равное толщине ребра, расположенного на противоположном краю этой же стороны пластины. Заявленное изобретение позволяет улучшить охлаждение газа и жидкости, а также улучшить технологичность конструкции теплообменника. 2 ил.

Пластинчатый теплообменник, содержащий пластины, оребренные с обеих сторон и собранные в пакет с образованием каналов между поверхностями пластин и ребер, отличающийся тем, что на обеих сторонах каждой пластины выполнено по меньшей мере по одному дополнительному ребру, расположенному на краю пластины и удаленному от ближайшего ребра на расстояние, равное толщине ребра, расположенного на противоположном краю этой же стороны пластины.