ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩАЯ ПЛАСТИНА Российский патент 2021 года по МПК F28D9/00 F28F3/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к теплопередающей пластине и ее конструкции.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Пластинчатые теплообменники, ПТО, в типичных случаях состоят из двух торцевых плит, в промежутке между которыми располагается некоторое количество выровненных теплопередающих пластин в виде стопы или пакета. Возможны теплопередающие пластины одного и того же или разных типов, и их можно укладывать стопой разными способами. В некоторых ПТО оказывается возможной укладка стопой теплопередающих пластин одного и того же или разных типов. В некоторых ПТО теплопередающие пластины укладывают стопой так, что передняя сторона и задняя сторона одной теплопередающей пластины оказываются обращенными к задней стороне и передней стороне, соответственно, других теплопередающих пластин, а каждая другая теплопередающая пластина перевернута по отношению к остальным теплопередающим пластинам. В типичных случаях это называют «теплопередающими пластинами, повернутыми на 180 градусов по отношению друг к другу». В других ПТО теплопередающие пластины уложены стопой так, что передняя сторона и задняя сторона одной теплопередающей пластины оказываются обращенными к передней стороне и задней стороне, соответственно, других теплопередающих пластин, а каждая другая теплопередающая пластина перевернута по отношению к остальным теплопередающим пластинам. В типичных случаях, это называют теплопередающими пластинами, «зеркально отраженными» по отношению друг к другу. В еще одних ПТО теплопередающие пластины уложены стопой так, что передняя сторона и задняя сторона одной теплопередающей пластины оказываются обращенными к передней стороне и задней стороне, соответственно, других теплопередающих пластин, а каждая другая теплопередающая пластина не перевернута по отношению к остальным теплопередающим пластинам. Это называют теплопередающими пластинами, «повернутыми» по отношению друг к другу.

В ПТО одного хорошо известного типа - так называемых ПТО с прокладками, между теплопередающими пластинами расположены прокладки. Торцевые плиты, а значит - и теплопередающие пластины, прижаты друг к другу затягивающими средствами некоторого типа, вследствие чего прокладки осуществляют герметизацию между теплопередающими пластинами. Между теплопередающими пластинами образованы параллельные проточные каналы, по одному каналу между соседними теплопередающими пластинами каждой пары. По каждому второму каналу могут протекать в чередующемся порядке две текучих среды с изначально разными температурами для передачи тепла от одной текучей среды к другой, причем эти текучие среды попадают в каналы и выходят из них через впускные и выпускные проходные отверстия в теплопередающих пластинах, и герметизирующих - полностью или частично - прокладках вокруг отверстий. Отверстия в теплопередающих пластинах, сообщающиеся со впусками и выпусками ПТО.

В типичных случаях, теплопередающая пластина содержит два концевых участка и промежуточный участок теплопередачи. Концевые участки содержат проходные отверстия входа и выхода и области распределения, зажатые распределительным рисунком гребней и впадин. Аналогично этому, участок теплопередачи содержит область теплопередачи, зажатую теплопередающим рисунком гребней и впадин. Гребни и впадины распределительного и теплопередающего рисунков одной теплопередающей пластины могут располагаться в контакте в областях контакта с гребнями и впадинами распределительного и теплопередающего рисунков соседних теплопередающих пластин в пластинчатом теплообменнике. Основной задачей областей распределения теплопередающих пластин является распространение текучей среды, попадающей в канал, по ширине теплопередающей пластины прежде, чем текучая среда достигнет областей теплопередачи, а также сбор текучей среды и направление ее из канала после прохождения ею областей теплопередачи. И наоборот, основной задачей области теплопередачи является теплопередача.

Поскольку области распределения и области теплопередачи имеют разные основные задачи, распределительный рисунок обычно отличается от теплопередающего рисунка. Распределительный рисунок может быть таким, который обеспечивает относительно слабое сопротивление потоку и низкое падение давления, что в типичных случаях связано с дизайном, предусматривающим более «открытый» распределительный рисунок, такой, как так называемый рисунок шоколада, обеспечивающий относительно немного - но больших - областей контакта между соседними теплопередающими пластинами. Теплопередающий рисунок может быть таким, который обеспечивает относительно интенсивное сопротивление потоку и высокое падение давления, что в типичных случаях связано с дизайном, предусматривающим более «плотный» теплопередающий рисунок. Одним распространенным примером такого дизайна является так называемый рисунок «в елочку», который позволяет получить больше - но меньших - областей контакта между соседними теплопередающими пластинами. В некоторых приложениях важным аспектом является гигиена, и тогда может оказаться желательным теплопередающий рисунок, состоящий из относительно небольшого количества областей контакта. Одним примером такого дизайна является так называемый рисунок американских (русских) горок, который описан в документе US 7186483. Этот рисунок американских горок содержит опорные гребни и опорные впадины, расположенные продольными рядами, и увеличивающие турбулентность гофры, простирающиеся между этими рядами. Даже если рисунок американских горок функционирует нормально, его термический кпд может быть неудовлетворительным в приложениях некоторых типов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать теплопередающую пластину, которая решает или, по меньшей мере, значительно нивелирует проблему известного уровня техники, о которой говорилось выше. Основной идеей изобретения является разработка теплопередающей пластины с гигиеничным теплопередающим рисунком, имеющим увеличенный термический кпд. Теплопередающая пластина, также именуемая здесь просто «пластиной» и предназначенная для решения вышеупомянутой задачи, охарактеризована в прилагаемой формуле изобретения и обсуждается ниже.

Теплопередающая пластина, соответствующая данному изобретению, содержит первый концевой участок, второй торцевой участок и центральный участок, расположенный между первым и вторым концевыми участками. Первый концевой участок, центральный участок и второй торцевой участок расположены в этой последовательности вдоль продольной центральной оси, делящей теплопередающую пластину на первую и вторую половины. Каждый из первого и второго концевых участков содержит некоторое количество проходных отверстий. Центральный участок содержит область теплопередачи, снабженную теплопередающим рисунком, содержащим опорные гребни и опорные впадины. Опорные гребни и опорные впадины продольно простираются параллельно продольной центральной оси теплопередающей пластины. Каждый конструктивный элемент из опорных гребней и опорных впадин содержит промежуточный участок, расположенный между двумя концевыми участками. Соответственный верхний участок опорных гребней простирается в первой плоскости, а соответственный нижний участок опорных впадин простирается во второй плоскости. Первая и вторая плоскости параллельны друг другу. Опорные гребни и опорные впадины расположены в чередующемся порядке вдоль или на некотором количестве = x, x≥3, отделенных друг от друга воображаемых продольных прямых линий, которые простираются параллельно продольной центральной оси теплопередающей пластины, и вдоль некоторого количества отделенных друг от друга воображаемых поперечных прямых линий, которые простираются перпендикулярно продольной центральной оси теплопередающей пластины. Опорные гребни и опорные впадины центрированы по отношению к воображаемым продольным прямым линиям и простираются между соседними из воображаемых поперечных прямых линий. Теплопередающий рисунок дополнительно содержит турбулентные гребни и турбулентные впадины. Соответственный верхний участок турбулентных гребней простирается в третьей плоскости, которая расположена между первой и второй плоскостями и параллельно им, а соответственный нижний участок турбулентных впадин простирается в четвертой плоскости, которая расположена между второй и третьей плоскостями и параллельно им. Турбулентные гребни и турбулентные впадины расположены в чередующемся порядке с некоторым шагом между соседними турбулентными гребнями и соседними турбулентными впадинами в промежутках между воображаемыми продольными прямыми линиями. Турбулентные гребни и турбулентные впадины соединяют опорные гребни и опорные впадины вдоль соседних воображаемых продольных прямых линий. Теплопередающая пластина отличается тем, что, по меньшей мере, одно множество турбулентных гребней и турбулентных впадин, по меньшей мере, вдоль центрального участка своей продольной протяженности простираются под наклоном относительно поперечных воображаемых прямых линий.

Если в данном документе не сказано другое, гребни и впадины теплопередающей пластины являются гребнями и впадинами при рассмотрении с передней стороны теплопередающей пластины. Естественно, то, что является гребнем при наблюдении с передней стороны пластины, является впадиной при наблюдении с противоположной задней стороны пластины, а то, что является впадиной при наблюдении с передней стороны пластины, является гребнем при наблюдении с задней стороны пластины, и наоборот.

В частности теплопередающая пластина, предназначенная для пластинчатого теплообменника с прокладками, может дополнительно содержать внешний краевой участок, огораживающий первый и второй концевые участки и центральный участок, причем внешний краевой участок содержит гофры, простирающиеся между первой и второй плоскостями и в них. Весь внешний краевой участок или только один или несколько его участков может или могут содержать гофры. Гофры могут быть равномерно или неравномерно распределены вдоль краевого участка, и все они могут выглядеть одинаково или неодинаково. Гофры ограничивают гребни и впадины, которые придают краевому участку волнообразный дизайн. Гофры могут быть расположены на передней стороне теплопередающей пластины, упираясь в первую соседнюю теплопередающую пластину, и на противоположной задней стороне теплопередающей пластины, упираясь во вторую соседнюю теплопередающую пластину, когда теплопередающая пластина расположена в пластинчатом теплообменнике.

Теплопередающая пластина выполнена с возможностью объединения с другими теплопередающими пластинами в пакете пластин. Все теплопередающие пластины в пакете могут быть пластинами одного и того же типа. В альтернативном варианте, они могут быть пластинами разных типов, при условии, что все они имеют конфигурацию по п.1 формулы изобретения.

Третья и четвертая плоскости могут быть или не быть расположенными на одном и том же расстоянии от центральной плоскости, простирающейся на полпути между первой и второй плоскостями.

Турбулентные гребни и турбулентные впадины увеличивают теплопроводность теплопередающей пластины. Чем выше или глубже и чем плотнее расположены турбулентные гребни и впадины, тем больше они увеличивают теплопроводность.

Шаг между соседними турбулентными гребнями и соседними турбулентными впадинами - это расстояние между некоторой точкой начала отсчета одного турбулентного гребня или одной турбулентной впадины и соответствующей точкой начала отсчета соответствующего турбулентного гребня или соответствующей турбулентной впадины в одном и том же промежутке.

Турбулентные гребни и турбулентные впадины простираются между соседними воображаемыми продольными прямыми линиями, соединяя опорные гребни и опорные впадины вдоль соседних воображаемых продольных прямых линий.

Поскольку турбулентные гребни и турбулентные впадины, по меньшей мере, вдоль части их длины простираются под наклоном между воображаемыми продольными прямыми линиями, они могут соединять опорные гребни и опорные впадины, которые не расположены между одними и теми же двумя воображаемыми поперечными прямыми линиями. «Поворот на 180 градусов», «зеркальное отражение» и «поворот» друг относительно друга двух теплопередающих пластин, которые имеют ненаклонные турбулентные гребни и впадины, могут привести к появлению каналов, где турбулентные гребни или впадины одной пластины оканчиваются, будучи выровненными непосредственно с турбулентными гребнями или впадинами другой пластины. Такие каналы могут иметь изменяющуюся глубину вдоль продольной центральной оси теплопередающих пластин, что может привести к промежуточному сужению потока через каналы. Если обе теплопередающие пластины вместо этого имеют наклонные турбулентные гребни и впадины, то можно избежать непосредственно выровненных турбулентных гребней и впадин, а значит - и каналов изменяющейся глубины, когда пластины «зеркально отражают», «поворачивают на 180 градусов» и просто «поворачивают» друг относительно друга.

Количество воображаемых поперечных прямых линий может представлять собой четное или нечетное число. Воображаемые поперечные прямые линии могут быть эквидистантно проходить через часть области теплопередачи или всю эту область.

Количество x воображаемых продольных прямых линий может представлять собой четное или нечетное число. Воображаемые продольные прямые линии может эквидистантно проходить через часть области теплопередачи или всю эту область. В каждой из первой и второй половин теплопередающей пластины существует некоторое количество полных промежутков, т.е., промежутков, не разделенных продольной центральной осью. Количество полных промежутков в каждой из первой и второй половин может составлять (x-1-1)/2, если x четное число, и (x-1)/2 если x нечетное число.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, количество x воображаемых продольных прямых линий представляет собой четное число, а количество промежутков составляет x-1. Продольная центральная ось делит центральный промежуток в продольном направлении, возможно - пополам, а в каждой из первой и второй половин теплопередающей пластины расположены (x-2)/2 полных промежутков. Центральный промежуток - это промежуток между воображаемыми продольными прямыми линиями x/2 и x/2+1. Центральный промежуток не обязательно должен - но может - быть центрирован относительно продольной центральной оси пластины. Этот вариант осуществления может сделать теплопередающую пластину пригодной для применения в пакете пластин, содержащем пластины, «повернутые на 180 градусов» друг относительно друга, и в пакете пластин, содержащем пластины, «зеркально отраженные» друг относительно друга, но вряд ли в пакете пластин, содержащем пластины, «повернутые» друг относительно друга. Естественно, эта пригодность зависит от дизайна остальных теплопередающих пластин в пакете пластин.

Турбулентные гребни и турбулентные впадины упомянутого, по меньшей мере, одного множества турбулентных гребней и турбулентных впадин, расположенных в полных промежутках в одной из первой и второй половин теплопередающей пластины могут вдоль их центрального участка простираться под некоторым наименьшим углом α, 0˂α˂90, по часовой стрелке относительно поперечных воображаемых прямых линий, т.е., во втором квадранте системы координат. Кроме того, турбулентные гребни и турбулентные впадины упомянутого, по меньшей мере, одного множества турбулентных гребней и турбулентных впадин, расположенные в остальных промежутках, могут вдоль их центрального участка простираться под некоторым наименьшим углом β, 0<β˂90, против часовой стрелки относительно поперечных воображаемых прямых линий, т.е., в первом квадранте системы координат. В силу этого, можно избежать ситуации, в которой находящиеся друг против друга турбулентные гребни и впадины двух соседних теплопередающих пластины, конфигурация которых подобна этой, в пакете пластин простираются параллельно друг другу, по меньшей мере, когда пластины «повернуты на 180 градусов», а также «зеркально отражены» друг относительно друга. Такое параллельное простирание могло бы привести к необязательному сужению потока между пластинами. Однако в случае, где количество x воображаемых продольных прямых линий представляет собой четное число, а количество промежутков представляет собой нечетное число, ориентация турбулентных гребней и впадин в (x-2)/2 промежутках может предусматривать их нахождение в пределах второго квадранта, а ориентация турбулентных гребней и впадин в x/2 промежутках может предусматривать их нахождение в пределах первого квадранта. Следовательно, когда пластины «повернуты на 180 градусов» друг относительно друга, находящиеся друг против друга турбулентные гребни и впадины в центральных промежутках могут оканчиваются, располагаясь параллельно друг другу, что могло бы привести к локально ограниченному сужению потока между пластинами.

α может отличаться от β. В альтернативном варианте α может быть равным β. Последний вариант выбора может привести к тому, что находящиеся друг против друга турбулентные гребни и впадины двух соседних теплопередающих пластин, конфигурация которых подобна этой, в пакете пластин простираются одинаковым образом друг относительно друга независимо от того, «повернуты на 180 градусов» пластины или они «зеркально отражены» друг относительно друга, по меньшей мере - в пределах всех промежутков, кроме центрального промежутка.

Воображаемые продольные прямые линии могут пересекать воображаемые поперечные прямые линии в воображаемых точках пересечения, образуя воображаемую сетку. По меньшей мере, в одном множестве воображаемых точек пересечения один из опорных гребней, одна из опорных впадин и два турбулентных гребня могут встречаться. Эти турбулентные гребни расположены в соседних из промежутков и образуют пересекающиеся турбулентные гребни. При этом пересекающиеся турбулентные гребни, простирающиеся между двумя из воображаемых точек пересечения, образуют турбулентные гребни с двойным пересечением. В случае турбулентных гребней с двойным пересечением, они - возможно - простираются, по меньшей мере, частично под наклоном и по-прежнему между двумя из воображаемых точек пересечения, расположенными на одной и той же воображаемой поперечной прямой линии, поскольку турбулентные гребни могут «соединять» воображаемые точки пересечения в разных местах вдоль ширины турбулентных гребней. При этом пересекающиеся турбулентные гребни, простираются от одной из воображаемых точек пересечения к промежуточному участку одной из опорных впадин образуют турбулентные гребни с одиночным пересечением. В зависимости от дизайна теплопередающего рисунка, они могут быть или не быть турбулентными гребнями с двойным пересечением, а их плотность или частота могут изменяться между теплопередающими структурами. Имея один из опорных гребней, одну из опорных впадин и два турбулентных гребня, встречающиеся в воображаемых точках пересечения, можно избежать областей пластин, которые трудно сформировать, т.е., обладающих низкой способностью к формоизменению. В силу этого, можно увеличить общую интенсивность теплопередающего рисунка, что может повысить теплопроводность пластины.

По меньшей мере, одно множество каждых третьих из пересекающихся турбулентных гребней в одном и том же промежутке могут быть турбулентными гребнями с двойным пересечением, а остальные пересекающиеся турбулентные гребни являются турбулентными гребнями с одиночным пересечением.

Теплопередающая пластина может быть такой, что, по меньшей мере, вдоль x-1 воображаемых продольных прямых линий один из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней является турбулентным гребнем с двойным пересечением, а другой из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней является турбулентным гребнем с одиночным пересечением.

Соответственно, если x представляет собой четное число, две средние воображаемые продольные прямые линии, т.е., линии №№ x/2 и (x/2)+1, которые могут быть двумя воображаемыми продольными прямыми линиями, ближайшими к продольной центральной оси, могут образовывать центральные воображаемые продольные прямые линии. Вдоль одной из центральных воображаемых продольных прямых линий оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня могут быть турбулентными гребнями с двойным пересечением или оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня может быть турбулентными гребнями с одиночным пересечением. Вдоль остальных воображаемых продольных прямых линий один из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней может быть турбулентным гребнем с двойным пересечением, а другой из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней может быть турбулентным гребнем с одиночным пересечением. Этот вариант осуществления может облегчить изменение теплопередающего рисунка на упомянутой одной из центральных воображаемых продольных прямых линий.

В альтернативном варианте, если x представляет собой нечетное число, средняя воображаемая продольная прямая линия, т.е., линия № (x+1)/2, которая может совпадать или не совпадать с продольной центральной осью, может образовывать центральную воображаемую продольную прямую линию. Вдоль центральной воображаемой продольной прямой линии оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня могут быть турбулентными гребнями с двойным пересечением или оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня может быть турбулентными гребнями с одиночным пересечением. Вдоль остальных воображаемых продольных прямых линий один из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней может быть турбулентным гребнем с двойным пересечением, а другой из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней может быть турбулентным гребнем с одиночным пересечением. Этот вариант осуществления может облегчить изменение теплопередающего рисунка на упомянутой одной из центральных воображаемых продольных прямых линий.

Средняя воображаемая продольная прямая линия имеет (средние воображаемые продольные прямые линии имеют) равное количество воображаемых продольных прямых линий с обеих сторон, но не обязательно простирается (простираются) в самом центре теплопередающей пластины. Таким образом, средняя воображаемая продольная прямая линия не обязательно должна (средние воображаемые продольные прямые линии не обязательно должны) совпадать с продольной центральной осью пластины или эквидистантно отклоняться от этой оси пластины.

Теплопередающую пластину можно выполнить таким образом, что турбулентные гребни, простирающиеся между промежуточным участком одной из опорных впадин и промежуточным участком одного из опорных гребней, будут образовывать промежуточные турбулентные гребни. В зависимости от дизайна теплопередающего рисунка, возможно наличие или отсутствие промежуточных турбулентных гребней. Этот вариант осуществления допускает дополнительные турбулентные гребни, т.е., промежуточные турбулентные гребни, среди пересекающихся турбулентных гребней, что может увеличивать теплопроводность теплопередающей пластины.

Частота или плотность промежуточных турбулентных гребней может изменяться. В качестве примера отметим, что теплопередающая пластина может быть такой, что, по меньшей мере, один из промежуточных турбулентных гребней будет расположен между турбулентным гребнем с одиночным пересечением и турбулентным гребнем с двойным пересечением, по меньшей мере, одного множества соседних турбулентного гребня с одиночным пересечением и турбулентного гребня с двойным пересечением каждой пары в пределах одних и тех же промежутков. В качестве еще одного примера отметим, что, теплопередающая пластина может быть такой, что, по меньшей мере, одно множество каждых пятых из турбулентных гребней в одном и том же промежутке будет представлять собой промежуточный турбулентный гребень, а остальные из турбулентных гребней будут представлять собой турбулентные гребни с одиночным пересечением.

Верхние участки опорных гребней и нижние участки опорных впадин вдоль одних и тех же воображаемых продольных прямых линий могут быть соединены опорными гранями. Кроме того, верхние участки турбулентных гребней и нижние участки турбулентных впадин в одном и том же промежутке могут быть соединены турбулентными гранями. По меньшей мере, одно множество турбулентных гребней могут иметь первый турбулентный грань, простирающийся между верхним участком и первой стороной теплопередающей пластины, и второй турбулентный грань, простирающийся между верхним участком и противоположной второй стороной теплопередающей пластины. Таким образом, первый и второй турбулентные грани турбулентного гребня простираются на противоположных сторонах верхнего участка и вдоль продольного протяжения турбулентного гребня. В случае, по существу, прямоугольной теплопередающей пластины, первая и вторая стороны могут быть короткими сторонами теплопередающей пластины. По меньшей мере, для одного множества турбулентных гребней с двойным пересечением, первый турбулентный грань и второй турбулентный грань могут быть соединены с соответственным из опорных граней в соответственных воображаемых точках пересечения. Это один пример того, как турбулентные гребни с двойным пересечением могут простираются, по меньшей мере, частично под наклоном и по-прежнему между двумя из воображаемых точек пересечения, расположенными на одной и той же воображаемой поперечной прямой линии.

По меньшей мере, для одного множества турбулентных гребней с одиночным пересечением, одна из первой и второй турбулентных граней может быть соединена с опорной гранью в соответствующей одной из воображаемых точек пересечения. Кроме того, другая из первой и второй турбулентных граней может быть соединена с промежуточным участком соответствующей одной из опорных впадин.

По меньшей мере, одно множество турбулентных гребней с одиночным пересечением могут простираться, по меньшей мере, вдоль одного из двух концевых участков своей продольной протяженности, по существу, параллельно поперечным воображаемым прямым линиям. В альтернативном или дополнительном варианте, по меньшей мере, одно множество турбулентных гребней с двойным пересечением могут простираться вдоль двух концевых участков своей продольной протяженности, по существу, параллельно поперечным воображаемым прямым линиям. Концевые участки расположены на противоположных сторонах центрального участка. В соответствии с этим вариантом осуществления, упомянутое множество турбулентных гребней с двойным пересечением могут иметь форму растянутой буквы Z. Кроме того, как будет рассмотрено ниже, этот вариант осуществления могут может допускать турбулентные грани, простирающиеся на одной линии с опорными гранями.

Центральный участок каждого из турбулентных гребней содержит первую концевую точку и вторую концевую точку, расположенные вдоль соответственной продольной центральной линии центрального участка. Для множества турбулентных гребней, первая концевая точка может быть смещена относительно второй концевой точки на составляющий (n+0,5)⋅x шаг между турбулентными гребнями параллельно продольной центральной оси теплопередающей пластины, где n - целое число. Тогда значение n определяет крутизну турбулентных гребней; чем больше n, тем круче турбулентные гребни. Например, n может принимать значения 0, 1 или быть больше 1. Если n=1, смещение между первой и второй концевыми точками имеет шаг 1,5⋅x, а турбулентные гребни оказываются относительно крутыми. Такой теплопередающий рисунок в типичных случаях может быть связан с относительно низкой теплопроводностью и/или относительно низким сопротивлением потоку. Если n=0, смещение между первой и второй концевыми точками имеет шаг 0,5⋅x, а турбулентные гребни оказываются менее крутыми. Такой теплопередающий рисунок в типичных случаях может быть связан с относительно высокой теплопроводностью/или относительно высоким сопротивлением потоку.

Следует подчеркнуть, что преимущества согласно большинству рассмотренных выше признаков (если не всем им) предлагаемой теплопередающей пластины проявляются, когда теплопередающую пластину объединяют с другими надлежащим образом выполненными теплопередающими пластинами в пакете пластин.

Из нижеследующего подробного описания, а также из чертежей, станут очевидными также иные задачи, признаки, аспекты и преимущества изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь, лишь в качестве примера и со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, где соответствующие позиции обозначают соответствующие части, будет приведено описание вариантов осуществления, и при этом:

на фиг.1 представлен схематический вид в плане теплопередающей пластины;

на фиг.2 иллюстрируется упор внешних краев соседних теплопередающих пластин в пакете пластин, при рассмотрении с наружной стороны пакета пластин;

на фиг.3 представлено укрупненное изображение участка теплопередающей пластины, представленной на фиг.1;

на фиг.4 схематически иллюстрируется сечение опорного гребня и опорной впадины теплопередающей пластины, представленной на фиг.1;

на фиг.5 схематически иллюстрируется сечение турбулентного гребня и турбулентной впадины теплопередающей пластины, представленной на фиг.1;

каждая из фиг.6-8 содержит укрупненное изображение участка теплопередающей пластины, представленной на фиг.1;

на фиг.9 схематически иллюстрируется альтернативная теплопередающая пластина; и

на фиг.10 схематически иллюстрируется еще одна альтернативная теплопередающая пластина.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На фиг.1 показана теплопередающая пластина 2a пластинчатого теплообменника с прокладками, как описано во введении. ПТО с прокладками, который не иллюстрируется полностью, содержит пакет теплопередающих пластин 2, подобных теплопередающей пластине 2a, т.е., пакет аналогичных теплопередающих пластин, разделенных прокладками, которые также аналогичны и которые не проиллюстрированы. Обращаясь к фиг.2 необходимо отметить то, что в пакете пластин передняя сторона 4 (проиллюстрированная на фиг.1) пластины 2a обращена к соседней пластине 2b, а задняя сторона 6 (невидимая на фиг.1, а обозначенная на фиг.2) пластины 2а обращена к еще одной соседней пластине 2c.

Обращаясь к фиг.1 необходимо отметить то, что теплопередающая пластина 2а представляет собой, по существу, прямоугольный лист нержавеющей стали. Пластина содержит первый концевой участок 8, который, в свою очередь, содержит первое проходное отверстие 10, второе проходное отверстие 12 и первую область 14 распределения. Пластина 2a дополнительно содержит второй торцевой участок 16, который, в свою очередь, содержит третье проходное отверстие 18, четвертое проходное отверстие 20 и вторую область 22 распределения. Пластина 2a дополнительно содержит центральный участок 24, который, в свою очередь, содержит область 26 теплопередачи и внешний краевой участок 28, простирающиеся вокруг первого и второго концевых участка 8 и 16 и центрального участка 24. Первый концевой участок 8 примыкает к центральному участку 24 вдоль первой пограничной линии 30, а второй торцевой участок 16 примыкает к центральному участку 24 вдоль второй пограничной линии 32. Как видно из фиг.1, первый концевой участок 8, центральный участок 24 и второй торцевой участок 16 расположены в этой последовательности вдоль продольной центральной оси L пластины 2a, которая простирается на полпути между первой и второй находящимися друг против друга длинными сторонами 34, 36 пластины 2a и параллельно им. Продольная центральная ось L делит пластину 2a на первую и вторую половины 38, 40. Кроме того, продольная центральная ось L простирается перпендикулярно поперечной центральной оси T пластины 2a, которая простирается на полпути между первой и второй находящимися друг против друга короткими сторонами 42, 44 пластины 2a и параллельно им. При наблюдении с передней стороны 4 видно, что теплопередающая пластина 2a также содержит переднюю канавку 46 для прокладки, а при наблюдении с задней стороны 6 видно, что упомянутая пластина содержит заднюю канавку для прокладки (не изображена). Передняя и задняя канавки для прокладок частично выровнены друг с другом и выполнены с возможностью приема соответственной прокладки.

Теплопередающую пластину 2a зажимают обычным способом в некотором зажимном инструменте, придавая желаемую структуру, а конкретнее - разные рисунки гофров в пределах разных участков теплопередающей пластины. Как описано во введении, рисунки гофров оптимизируют для выполнения соответственными участками пластины конкретных функций. Соответственно, первая и вторая области 14, 22 распределения снабжены распределительным рисунком, а область 26 теплопередачи снабжена теплопередающим рисунком, отличающимся от теплопередающего рисунка. Кроме того, внешний краевой участок 28 содержит гофры 48, которые делают внешний краевой участок 28 жестче, так что теплопередающая пластина 2a оказывается более стойкой к деформации. Кроме того, гофры 48 образуют опорную структуру, в которой они расположены так, что упираются в гофры соседних теплопередающих пластин в пакете пластин ПТО. Снова обращаясь к фиг.2, иллюстрирующей периферийный контакт между теплопередающей пластиной 2a и обеими соседними теплопередающими пластинами 2b и 2c пакета пластин, отмечаем, что гофры 48 простираются между первой плоскостью 50 и второй плоскостью 52, которые параллельны плоскости чертежа согласно фиг.1, и в них. Центральная плоскость 54 простирается на полпути между первой и второй плоскостями 50 и 52, а соответственные поверхности дна передней канавки 46 для прокладки и задней канавки для прокладки простираются в этой центральной плоскости 54, т.е., в так называемой находящейся на полпути плоскости.

Распределительный рисунок представляет собой так называемую структуру типа шоколада и содержит продолговатые распределительные гребни 56 и распределительные впадины 58, расположенные так, что образуют соответственную сетку в пределах каждой из первой и второй областей 14, 22 распределения. Соответственный верхний участок распределительных гребней 56 простирается в первой плоскости 50, а соответственный нижний участок распределительных впадин 58 простирается во второй плоскости 52. Распределительные гребни 56 и распределительные впадины 58 расположены, упираясь в распределительные гребни и распределительные впадины соседних теплопередающих пластин в пакете пластин ПТО. Распределительный рисунок типа шоколада хорошо известен, и здесь его дальнейшее подробное описание приводиться не будет.

Обращаясь к фиг.3, которая содержит изображение в увеличенном масштабе участка области теплопередачи в пределах прямоугольной рамки, обозначенной пунктирными линиями на фиг.1, отмечаем, что теплопередающий рисунок содержит продолговатые опорные гребни 60 и продолговатые опорные впадины 62, продольно простирающиеся параллельно продольной центральной оси L пластины 2a. Каждый из опорных гребней 60 содержит промежуточный участок 60a, расположенный между двумя концевыми участками 60b, 60c, а каждая из опорных впадин 62 содержит промежуточный участок 62a, расположенный между двумя концевыми участками 62b, 62c. Кроме того, обращаясь к фиг.4, где иллюстрируется центральное сечение опорных гребней 60 и опорных впадин 62, проведенное параллельно их продольному протяжению, т.е., параллельно продольной центральной оси L пластины 2a, отмечаем, что соответственный верхний участок 60d опорных гребней 60 простирается в первой плоскости 50, а соответственный нижний участок 62d опорных впадин 62 простирается во второй плоскости 52.

Снова обращаясь к фиг.1, отмечаем, что опорные гребни 60 и опорные впадины 62 расположены в чередующемся порядке вдоль x=10 эквидистантно расположенных воображаемых продольных прямых линий 64, простирающихся параллельно продольной центральной оси L пластины 2a. Воображаемые продольные прямые линии 64 простираются через соответственные центральные опорные гребни 60 и опорные впадины 62. Кроме того, опорные гребни 60 и опорные впадины 62 расположены в чередующемся порядке вдоль некоторого количества эквидистантно расположенных воображаемых поперечных прямых линий 66, простирающихся параллельно поперечной центральной оси T пластины 2a. На фиг.1 изображена только половина этих воображаемых поперечных прямых линий 66. Опорные гребни 60 и опорные впадины 62 расположены между воображаемыми поперечными прямыми линиями 66. Воображаемые продольные прямые линии 64 и воображаемые поперечные прямые линий 66 пересекают друг друга в воображаемых точках 67 пересечения, образуя воображаемую сетку.

Обращаясь к фиг.3, отмечаем, что теплопередающий рисунок дополнительно содержит продолговатые турбулентные гребни 68 и продолговатые турбулентные впадины 70. Каждый из турбулентных гребней 68 содержит центральный участок 68a, расположенный между двумя концевыми участками 68b, 68c, а каждая из турбулентных впадин 70 содержит центральный участок 70a, расположенный между двумя концевыми участками 70b, 70c. Границы между центральным и концевыми участками для некоторых турбулентных гребней и турбулентных впадин иллюстрируются штрих-пунктирными линиями на фиг.3. Кроме того, обращаясь к фиг.5, где иллюстрируется центральное сечение турбулентных гребней 68 и турбулентных впадин 70, проведенное перпендикулярно их продольному протяжению, отмечаем, что соответственный верхний участок 68d турбулентных гребней 68 простирается в третьей плоскости 72, а соответственный нижний участок 70d турбулентных впадин 70 простирается в четвертой плоскости 74. Третья плоскость 72 расположена между первой плоскостью 50 и центральный плоскостью 54, а четвертая плоскость 74 лежит чуть ниже центральной плоскости 54, т.е., между второй плоскостью 52 и центральной плоскостью 54. Поскольку турбулентные гребни и впадины 68, 70 расположены и спроектированы в пределах области 26 теплопередачи, первый объем V1, огороженный пластиной 2a и первой плоскостью 50, будет меньше, чем второй объем V2, огороженный пластиной 2a и второй плоскостью 52.

Обращаясь к фиг.1 и 3, отмечаем, что турбулентные гребни 68 и турбулентные впадины 70 в альтернативном варианте расположены с шагом p в промежутках 76 (76a, 76b) между соседними из воображаемых продольных прямых линий 64. Имеющие расположение, подобное этому, турбулентные гребни 68 и турбулентные впадины 70 соединяют опорные гребни 60 и опорные впадины 62 вдоль соседних воображаемых продольных прямых линий 64. Турбулентные гребни 68 и турбулентные впадины 70 в альтернативном варианте тоже расположены с шаг p между крайними снаружи из воображаемых продольных прямых линий 64 и первой и второй находящимися друг против друга длинными сторонами 34, 36 пластины 2a. Поскольку количество x воображаемых продольных прямых линий 64 составляет 10, имеются 9 промежутков 76. Продольная центральная оси L пластины 2a в продольном направлении делит центральный промежуток 76а пополам, что оставляет 4 полных промежутка 76b с каждой стороны от продольной центральной оси L пластины 2a. Воображаемые продольные прямые линии 64, ограничивающие центральный промежуток 76a, образуют центральные воображаемые продольные прямые линии 64a, 64b.

Протяжение турбулентных гребней 68 определяет протяжение турбулентных впадин 70. Поэтому в остальном описании внимание будет уделено турбулентным гребням 68.

Как видно из на фиг.1 и 3, турбулентные гребни 68 простираются или - конкретнее - их центральный участок 68a простирается под наклоном относительно поперечных воображаемых прямых линий 66. На центральной воображаемой продольной прямой линии 64b теплопередающий рисунок изменяется. Конкретнее, обращаясь к фиг.6, отмечаем, что слева (как видно на фиг.1 и 6) от линии 64b центральные участки 68a турбулентных гребней 68 простираются под наименьшим углом α (наибольший угол = α + 180) градусов по часовой стрелке относительно поперечных воображаемых прямых линий 66. Кроме того, справа (как видно на фиг.1 и 6) от линии 64b центральные участки 68a турбулентных гребней 68 простираются под наименьшим углом β (наибольший угол = β + 180) градусов против часовой стрелки относительно поперечных воображаемых прямых линий 66. Здесь α=β=25, но это может быть не так в альтернативных вариантах осуществления, в которых α может отличаться от β, а также α и β могут иметь другие значения в пределах диапазона 15—75.

Обращаясь к фиг.7, отмечаем, что центральный участок 68a каждого из турбулентных гребней 68 содержит первую концевую точку e1 и вторую концевую точку e2, расположенные вдоль соответственной продольной центральный линии c центральным участком 68a. Прохождение центрального участка 68a турбулентных гребней 68 под наклоном приводит к относительному смещению d первой концевой точки e1 относительно второй концевой точки e2. Смещение d составляет половину шага p турбулентных гребней 68 и турбулентных впадин 70 параллельно продольной центральной оси L пластины 2a.

Обращаясь к фиг.1, 3 и 6, отмечаем, что теплопередающий рисунок содержит турбулентные гребни 68 разных типов. В каждой из воображаемых точек 67 пересечения, за исключением точек пересечения вдоль крайних снаружи воображаемых поперечных прямых линий 66, один из опорных гребней 60, одна из опорных впадин 62 и два турбулентных гребня 68, которые расположены в соседних из промежутков 76, встречаются. Эти турбулентные гребни образуют пересекающиеся турбулентные гребни 78. Некоторые из пересекающихся турбулентных гребней 78 простираются между двумя из воображаемых точек 67 пересечения и образуют турбулентные гребни, тогда как другие простираются от одной из воображаемых точек 67 пересечения к промежуточному участку 62a одной из опорных впадин 62 и образуют турбулентные гребни 78b с одиночным пересечением. В этом конкретном варианте осуществления, в каждом из промежутков 76 каждый третий из пересекающихся турбулентных гребней 78 является турбулентным гребнем 78a с двойным пересечением, тогда как другие из пересекающихся турбулентных гребней являются турбулентными гребнями 78b с одиночным пересечением. Как видно из фиг.1, вдоль центральной воображаемой продольной прямой линии 64b, где изменяется теплопередающий рисунок, либо оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня 78 являются турбулентными гребнями 78a с двойным пересечением, либо оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня 78 являются турбулентными гребнями 78b с одиночным пересечением. Вдоль остальных воображаемых продольных прямых линий 64, один из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней 78 является турбулентным гребнем 78a с двойным пересечением, а другой является турбулентным гребнем 78b с одиночным пересечением. Турбулентные гребни 68, простирающиеся между промежуточным участком 60a одного из опорных гребней 60 и промежуточным участком 62a одной из опорных впадин 62, образуют промежуточные турбулентные гребни 80. В этом конкретном варианте осуществления, в каждом из промежутков 76, один промежуточный турбулентный гребень 80 расположен между турбулентным гребнем 78a с двойным пересечением и турбулентным гребня 78b с одиночным пересечением, принадлежащими каждой паре соседних турбулентного гребня с двойным пересечением и турбулентного гребня с одиночным пересечением.

Конфигурации турбулентных гребней 78a с двойным пересечением, турбулентных гребней 78b с одиночным пересечением и промежуточных турбулентных гребней 80 отличаются друг от друга. Например, как изображено на фиг.7, концевые участки 68b и 68c турбулентных гребней 78a с двойным пересечением простираются параллельно поперечным воображаемым прямым линиям 66. В силу этого, турбулентные гребни 78a с двойным пересечением имеют форму растянутой буквы Z. Кроме того, один из концевых участков 68b и 68c турбулентных гребней 78b с одиночным пересечением простираются параллельно поперечным воображаемым прямым линиям 66.

Обращаясь к фиг.1 и 8, отмечаем, что верхние участки 60d опорных гребней 60 и нижние участки 62d опорных впадин 62 вдоль каждого из воображаемых продольных прямых линий 64 соединены опорными гранями 82. Кроме того, верхний участок 68d каждого из турбулентных гребней 68 соединен с нижним участком 70d соседних турбулентных впадин 70 в пределах одного и того же из промежутков турбулентными гранями 84 (84a, 84b). Каждый из турбулентных гребней 68, за исключением некоторых, находящихся на крайних снаружи из поперечных воображаемых прямых линий 66, имеет первую турбулентную грань 84a, простирающуюся между верхним участком 68d турбулентного гребня 68 и первой короткой стороной 42 пластины 2a, и вторую турбулентную грань 84b, простирающуюся между верхним участком 68d турбулентного гребня 68 и второй короткой стороной 44 пластины 2a. Первая и вторая турбулентные грани 84a, 84b каждого из турбулентных гребней 78a с двойным пересечением, за исключением некоторых, находящихся на крайних снаружи из поперечных воображаемых прямых линий 66, соединены с соответственной из опорных граней 82 в соответственных из воображаемых точек 67 пересечения. Кроме того, для каждого из турбулентных гребней 78b с одиночным пересечением, за исключением некоторых, находящихся на крайних снаружи из поперечных воображаемых прямых линий 66, одна из первой и второй турбулентных граней 84a, 84b соединена с опорной гранью 82 в соответствующей из воображаемых точек 67 пересечения. Как изображено штриховкой на фиг.8, опорные грани 82 расположены заподлицо с соответственными турбулентными гранями 84 на переходе между ними так, что соответственные турбулентные грани 84 образуют «продолжения» опорные грани 82.

Как было сказано ранее, пластина 2a расположена в пакете пластин между пластинами 2b и 2c. При наличии вышеописанного дизайна теплопередающего рисунка, пластины 2b и 2c можно расположить, делая либо «зеркально отраженными», либо «повернутыми на 180 градусов» относительно пластины 2a.

Если пластины 2b и 2c расположены, будучи «зеркально отраженными» относительно пластины 2a, передняя сторона 4 и задняя сторона 6 пластины 2a обращены к передней стороны 4 пластины 2b и задней стороны 6 пластины 2c, соответственно. Этот означает, что опорные гребни 60 пластины 2a будут упираться в опорные гребни пластины 2b, тогда как опорные впадины 62 пластины 2a будут упираться в опорные впадины пластины 2c. Кроме того, турбулентные гребни 68 пластины 2a будут обращенными к турбулентным гребням пластины 2b, но не упирающимися в них, а простирающимися под углом 2α=2β относительно них, тогда как турбулентные впадины 70 пластины 2a будут обращены к турбулентными впадинам пластины 2c, но не упирающимися в них, а простирающимися под углом 2α=2β относительно них. В пределах области 26 теплопередачи, пластины 2a и 2b будут образовывать канал объемом 2×V1, а пластины 2a и 2c будут образовывать канал объемом 2xV2, т.е., два асимметричных канала, поскольку V1˂V2.

Если пластины 2b и 2c расположены, будучи «повернутыми на 180 градусов» относительно пластины 2a, передняя сторона 4 и задняя сторона 6 пластины 2a обращены к задней стороне 6 пластины 2b и передней стороне 4 пластины 2c, соответственно. Это означает, что опорные гребни 60 пластины 2a будут упираться в опорные впадины пластины 2b, тогда как опорные впадины 62 пластины 2a будут упираться в опорные гребни пластины 2c. Кроме того, турбулентные гребни 68 пластины 2a будут обращенными к турбулентным впадинам пластины 2b, но не упирающимся в них, тогда как турбулентные впадины 70 пластины 2a будут обращены к турбулентным гребням пластины 2c, но не упирающимся в них. В пределах всех промежутков 76, за исключением центрального промежутка 76a, турбулентные гребни 68 и турбулентные впадины 70 пластины 2a будут простираться под углом 2α=2β относительно турбулентных впадин пластины 2b и турбулентных гребней пластины 2c, соответственно. В пределах центрального промежутка 76a турбулентные гребни 68 и турбулентные впадины 70 пластины 2a будут простираться параллельно турбулентным впадинам пластины 2b и турбулентным гребням пластины 2c, соответственно. В пределах области 26 теплопередачи, пластины 2a и 2b будут образовывать канал объемом V1+V2, при этом пластины 2a и 2c будут образовывать канал объемом V1+V2, т.е., два симметричных канала.

Вышеописанный вариант осуществления данного изобретения следует рассматривать лишь в качестве примера. Специалист в данной области техники поймет, что рассмотренный вариант осуществления можно изменять некоторым количеством способов в рамках изобретательского замысла.

Например, теплопередающий рисунок может содержать больше или меньше промежуточных турбулентных гребней и даже не содержать их вообще. Кроме того, теплопередающий рисунок может не содержать турбулентные гребни с двойным пересечением. На фиг.9 и 10 изображены - весьма схематично - два альтернативных теплопередающих рисунка. На этих чертежах все гребни изображены жирными линиями, а все впадины изображены тонкими линиями. Кроме того, прямоугольники представляют опорные гребни и опорные впадины, а наклонные линии представляют центральные турбулентные гребни и турбулентные впадины.

Начиная с фиг.9, отмечаем, что здесь иллюстрируется теплопередающий рисунок, содержащий опорные гребни и опорные впадины, аналогичные вышеупомянутым опорным гребням и опорным впадинам 60 и 62, только более короткие. Кроме того, теплопередающий рисунок содержит турбулентные гребни с двойным пересечением и турбулентные гребни с одиночным пересечением, аналогичные вышеупомянутым турбулентным гребням 78a и 78b с двойным пересечением и с одиночным пересечением. Вместе с тем, теплопередающий рисунок не содержит промежуточные турбулентные гребни, аналогичные вышеупомянутым промежуточным турбулентным гребням 80. Вместо этого, каждый третий из турбулентных гребней является турбулентным гребнем с двойным пересечением, тогда как другие турбулентные гребни являются турбулентными гребнями с одиночным пересечением.

Переходя к фиг.10, отмечаем, что здесь иллюстрируется теплопередающий рисунок, содержащий опорные гребни и опорные впадины, аналогичные вышеупомянутым опорным гребням и опорным впадинам 60 и 62, только более длинные. Кроме того, теплопередающий рисунок содержит турбулентные гребни с одиночным пересечением и промежуточные турбулентные гребни, аналогичные вышеупомянутым турбулентными гребнями 78b с одиночным пересечением и промежуточным турбулентным гребням 80. Однако теплопередающий рисунок не содержит турбулентные гребни с двойным пересечением, аналогичные вышеупомянутым турбулентными гребнями 78a с двойным пересечением. Вместо этого, каждый пятый из турбулентных гребней является промежуточным турбулентным гребнем, а другие турбулентные гребни являются турбулентными гребнями с одиночным пересечением. Относительное смещение первых концевых точек турбулентных гребней относительно вторых концевых точек турбулентных гребней, соответствующее вышеупомянутому смещению d, является составляющим 1,5⋅x шагом p турбулентных гребней, т.е., втрое превышает вышеупомянутое смещение d. Таким образом, турбулентные гребни и впадины в теплопередающем рисунке на фиг.10 оказываются круче, чем в вышеописанном теплопередающем рисунке.

В качестве еще одного примера отметим, что, количество воображаемых продольных прямых линий x не обязательно должно составлять 10, а может быть больше или меньше. Если x представляет собой нечетное число, то средняя воображаемая продольная прямая линия образует центральную воображаемую продольную прямую линию, соответствующую центральной воображаемой продольной прямой линии 64b в вышеописанном теплопередающем рисунке, где теплопередающий рисунок изменяется. В теплопередающем рисунке, имеющем вдоль средней воображаемой продольной прямой линии дизайн как в первом описанном варианте осуществления, оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня являются турбулентными гребнями с двойным пересечением или оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня являются турбулентными гребнями с одиночным пересечением. Вдоль остальных воображаемых продольных прямых линий один из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней является турбулентным гребнем с одиночным пересечением а другой из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней является турбулентным гребнем с одиночным пересечением. Пластины, снабженные таким рисунком, могут быть «зеркально отраженными» или «повернутыми», но не могут быть «повернутыми на 180 градусов» друг относительно друга.

В еще одном примере - в случае, если x является четным числом, продольная центральная ось пластины не обязательно должна делить центральный промежуток пополам. Аналогично этому, в случае, если x является нечетным числом, средняя воображаемая продольная прямая линия не обязательно должна совпадать с продольной центральной осью пластины.

Кроме того, теплопередающий рисунок не обязательно должен изменяться на центральной воображаемой продольной прямой линии подобно вышеизложенному. Например, турбулентные гребни и турбулентные впадины вместо этого могут иметь одну и ту же ориентацию в пределах всего теплопередающего рисунка. Пластины, снабженные таким рисунком, могут быть «зеркально отраженными» или «повернутыми», но не могут быть «повернутыми на 180 градусов» друг относительно друга.

Естественно, распределительный рисунок не обязательно должен быть рисунком типа шоколада, а может быть рисунком других типов.

Теплопередающая пластина не обязательно должна быть асимметричной, а может быть симметричной. Соответственно, обращаясь к фиг.5, отмечаем возможность придать пластине такой дизайн, что выполнится условие V1=V2.

Пакет вышеописанных пластин содержит только пластины одного типа. Вместо этого, пакет пластин мог бы содержать пластины двух или более разных типов, такие, как пластины имеющих теплопередающие рисунки и/или распределительные рисунки с разной конфигурацией.

Опорные гребней и впадины, турбулентные гребни с одиночным пересечением и с двойным пересечением, а также промежуточные турбулентные гребни и соответствующие впадины, не обязательно должны все иметь вышеописанную конфигурацию, а их дизайн может быть отличающимся.

Данное изобретение не ограничивается пластинчатыми теплообменниками с прокладками, а применимо также в сварных, полусварных, паяных (твердым припоем) и наплавляемых пластинчатых теплообменниках.

Теплопередающая пластина не обязательно должна быть прямоугольной, а может иметь другие формы, такие, как, по существу, прямоугольная со скругленными углами вместо прямых углов, круглая или овальная. Теплопередающая пластина не обязательно должна быть изготовлена из нержавеющей стали, а может быть изготовлена из других материалов, таких, как титан или алюминий.

Следует подчеркнуть, что определения «передняя», «задняя», «первая», «вторая», «третья», и т.д., употребляются здесь просто для того, чтобы охарактеризовать различия между деталями, а не выразить какой-либо вид ориентации или взаимный порядок между деталями.

Кроме того, следует подчеркнуть, что описание деталей, не имеющих отношения к данному изобретению, опущено, и что чертежи являются лишь схематическими, а не выполненными в масштабе. Следует также сказать, что некоторые из чертежей упрощены больше, чем другие. Поэтому некоторые компоненты могут быть изображены на одном чертеже, но опущены на другом чертеже.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Теплопередающая пластина (2a), содержащая первый концевой участок (8), второй торцевой участок (16) и центральный участок (24), расположенные в этой последовательности вдоль продольной центральной оси (L). Центральный участок (24) содержит область (26) теплопередачи, где опорные гребни (60) и опорные впадины (62) продольно простираются параллельно продольной центральной оси (L). Опорные гребни (60) и впадины (62) расположены в чередующемся порядке вдоль или на некотором расстоянии = x отделенных друг от друга воображаемых продольных прямых линий (64), которые проходят параллельно продольной центральной оси (L) и вдоль некоторого количества отделенных друг от друга воображаемых поперечных прямых линий (66), которые проходят перпендикулярно продольной центральной оси (L). Теплопередающий рисунок дополнительно содержит турбулентные гребни (68) и турбулентные впадины (70), при этом, по меньшей мере, одно множество турбулентных гребней (68) и турбулентных впадин (70), по меньшей мере, вдоль центрального участка (68a, 70a) своей продольной протяженности простираются под наклоном относительно поперечных воображаемых прямых линий (66). Технический результат – повышение эффективности прохождения потока тепловой среды. 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Теплопередающая пластина (2a), содержащая первый концевой участок (8), второй концевой участок (16) и центральный участок (24), расположенные последовательно вдоль продольной центральной оси (L), делящей теплопередающую пластину (2a) на первую и вторую половины (38, 40), причем каждый из первого и второго концевых участков (8, 16) содержит некоторое количество проходных отверстий (10, 12, 18, 20), при этом центральный участок (24) содержит область (26) теплопередачи, снабженную теплопередающим рисунком, содержащим опорные гребни (60) и опорные впадины (62), а эти опорные гребни (60) и опорные впадины (62) продольно проходят параллельно продольной центральной оси (L) теплопередающей пластины (2a), и каждый из опорных гребней (60) и опорных впадин (62) содержит промежуточный участок (60a, 62a), расположенный между двумя концевыми участками (60b, 60c, 62b, 62c), причем соответствующий верхний участок (60d) опорных гребней (60) проходит в первой плоскости (50), а соответствующий нижний участок (62d) опорных впадин (62) проходит во второй плоскости (52), при этом первая и вторая плоскости (50, 52) параллельны друг другу, причем опорные гребни (60) и опорные впадины (62) расположены в чередующемся порядке вдоль некоторого количества = x отделенных друг от друга воображаемых продольных прямых линий (64), которые проходят параллельно продольной центральной оси (L) теплопередающей пластины (2a), и вдоль некоторого количества отделенных друг от друга воображаемых поперечных прямых линий (66), которые проходят перпендикулярно продольной центральной оси (L) теплопередающей пластины (2a), при этом опорные гребни (60) и опорные впадины (62) центрированы по отношению к воображаемым продольным прямым линиям (64) и проходят между соседними из воображаемых поперечных прямых линий (66), причем теплопередающий рисунок дополнительно содержит турбулентные гребни (68) и турбулентные впадины (70), при этом соответствующий верхний участок (68d) турбулентных гребней (68) проходит в третьей плоскости (72), которая расположена между первой и второй плоскостями (50, 52) и параллельно им, а соответствующий нижний участок (70d) турбулентных впадин (70) проходит в четвертой плоскости (74), которая расположена между второй и третьей плоскостями (52, 72) и параллельно им, причем турбулентные гребни и турбулентные впадины (68, 70) расположены в чередующемся порядке с шагом (p) между соседними турбулентными гребнями (68) и соседними турбулентными впадинами (70) в промежутках (76) между воображаемыми продольными прямыми линиями (64) и соединяют опорные гребни (60) и опорные впадины (62) вдоль соседних из воображаемых продольных прямых линий (64), отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно множество турбулентных гребней (68) и турбулентных впадин (70) вдоль, по меньшей мере, центрального участка (68a, 70a) своей продольной протяженности проходит под наклоном относительно поперечных воображаемых прямых линий (66).

2. Теплопередающая пластина (2a) по п.1, отличающаяся тем, что количество x воображаемых продольных прямых линий (64) представляет собой четное число, а количество промежутков (76) составляет x-1, причем продольная центральная ось (L) делит центральный промежуток (76a) в продольном направлении, а в каждой из первой и второй половин (38, 40) теплопередающей пластины (2a) расположены (x-2)/2 полных промежутков (76b).

3. Теплопередающая пластина (2a) по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что турбулентные гребни (68) и турбулентные впадины (70) упомянутого, по меньшей мере, одного множества турбулентных гребней (68) и турбулентных впадин (70), расположенных в полных промежутках (76b) в одной из первой и второй половин (38, 40) теплопередающей пластины (2a), вдоль их центрального участка (68a, 70a) проходят под наименьшим углом , , по часовой стрелке относительно поперечных воображаемых прямых линий (66), и при этом турбулентные гребни (68) и турбулентные впадины (70) упомянутого, по меньшей мере, одного множества турбулентных гребней (68) и турбулентных впадин (70), расположенные в остальных промежутках (76), вдоль их центрального участка (68a, 70a) проходят под наименьшим углом , , против часовой стрелки относительно поперечных воображаемых прямых линий (66).

4. Теплопередающая пластина (2a) по п.3, отличающаяся тем, что угол равен углу .

5. Теплопередающая пластина (2a) по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что воображаемые продольные прямые линии (64) пересекают воображаемые поперечные прямые линии (66) в воображаемых точках (67) пересечения, образуя воображаемую сетку, и при этом, по меньшей мере, в одном множестве воображаемых точек (67) пересечения один из опорных гребней (60), одна из опорных впадин (62) и два турбулентных гребня (68), причем эти турбулентные гребни (68) расположены в соседних из промежутков (76) и образуют пересекающиеся турбулентные гребни (78), встречаются, при этом пересекающиеся турбулентные гребни (78), проходящие между двумя из воображаемых точек (67) пересечения, образуют турбулентные гребни (78a) с двойным пересечением, а пересекающиеся турбулентные гребни (78), проходящие от одной из воображаемых точек (67) пересечения к промежуточному участку (62a) одной из опорных впадин (62), образуют турбулентные гребни (78b) с одиночным пересечением.

6. Теплопередающая пластина (2a) по п.5, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно множество каждых третьих из пересекающихся турбулентных гребней (78) в одном и том же промежутке (76) являются турбулентными гребнями (78a) с двойным пересечением, а остальные пересекающиеся турбулентные гребни (78) являются турбулентными гребнями (78b) с одиночным пересечением.

7. Теплопередающая пластина (2a) по любому из пп.5, 6, отличающаяся тем, что, если x представляет собой четное число, две средние воображаемые продольные прямые линии образуют центральные воображаемые продольные прямые линии (64a, 64b), при этом вдоль одной из центральных воображаемых продольных прямых линий (64a, 64b) оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня (78) являются турбулентными гребнями (78a) с двойным пересечением или оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня (78) являются турбулентными гребнями (78b) с одиночным пересечением, причем вдоль остальных воображаемых продольных прямых линий (64) один из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней (78) является турбулентным гребнем (78a) с двойным пересечением, а другой из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней (78) является турбулентным гребнем (78b) с одиночным пересечением.

8. Теплопередающая пластина (2a) по любому из пп.5, 6, отличающаяся тем, что, если x представляет собой нечетное число, средняя воображаемая продольная прямая линия образует центральную воображаемую продольную прямую линию, при этом вдоль центральной воображаемой продольной прямой линии оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня (78) являются турбулентными гребнями (78a) с двойным пересечением или оба встречающихся пересекающихся турбулентных гребня (78) являются турбулентными гребнями (78b) с одиночным пересечением, причем вдоль остальных воображаемых продольных прямых линий (64) один из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней (78) является турбулентным гребнем (78a) с двойным пересечением, а другой из встречающихся пересекающихся турбулентных гребней (78) является турбулентным гребнем (78b) с одиночным пересечением.

9. Теплопередающая пластина (2a) по любому из пп.5-8, отличающаяся тем, что турбулентные гребни (68), проходящие между промежуточным участком (62a) одной из опорных впадин (62) и промежуточным участком (60a) одного из опорных гребней (60), образуют промежуточные турбулентные гребни (80).

10. Теплопередающая пластина (2a) по п.9, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из промежуточных турбулентных гребней (80) расположен между турбулентным гребнем (78b) с одиночным пересечением и турбулентным гребнем (78a) с двойным пересечением, по меньшей мере, одного множества из каждой пары соседних турбулентного гребня (78b) с одиночным пересечением и турбулентного гребня (78a) с двойным пересечением в пределах одних и тех же промежутков (76).

11. Теплопередающая пластина (2a) по п.9, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно множество каждых пятых из турбулентных гребней (68) в одном и том же промежутке (76) представляет собой промежуточный турбулентный гребень (80), а остальные из турбулентных гребней (68) являются турбулентными гребнями (78b) с одиночным пересечением.

12. Теплопередающая пластина (2a) по любому из пп.5-10, отличающаяся тем, что верхние участки (60d) опорных гребней (60) и нижние участки (62d) опорных впадин (62) вдоль одной и той же из воображаемых продольных прямых линий (64) соединены опорными гранями (82), при этом верхние участки (68d) турбулентных гребней (68) и нижние участки (70d) турбулентных впадин (70) в одном и том же промежутке (76) соединены турбулентными гранями (84), причем, по меньшей мере, одно множество турбулентных гребней (68) имеют первую турбулентную грань (84a), проходящую между верхним участком (68d) и первой стороной (42) теплопередающей пластины (2a), и вторую турбулентную грань (84b), проходящую между верхним участком (68d) и противоположной второй стороной (44) теплопередающей пластины (2a), и при этом, по меньшей мере, для одного множества турбулентных гребней (78a) с двойным пересечением первая турбулентная грань (84a) и вторая турбулентная грань (84b) соединены с соответствующей из опорных граней (82) в соответственных воображаемых точках (67) пересечения.

13. Теплопередающая пластина (2a) по п.12, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, для одного множества турбулентных гребней (78b) с одиночным пересечением одна из первой и второй турбулентных граней (84a, 84b) соединена с опорной гранью (82) в соответствующей одной из воображаемых точек пересечения (67), а другая из первой и второй турбулентных граней (84a, 84b) соединена с промежуточным участком (62a) соответствующей одной из опорных впадин (62).

14. Теплопередающая пластина (2a) по любому из пп.5-13, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно множество турбулентных гребней (78b) с одиночным пересечением, вдоль, по меньшей мере, одного из двух концевых участков (68b, 68c) своей продольной протяженности, проходят, по существу, параллельно поперечным воображаемым прямым линиям (66), и при этом, по меньшей мере, одно множество турбулентных гребней (78a) с двойным пересечением, вдоль двух концевых участков (68b, 68c) своей продольной протяженности, проходят, по существу, параллельно поперечным воображаемым прямым линиям (66), причем концевые участки (68b, 68c) расположены на противоположных сторонах центрального участка (68a).

15. Теплопередающая пластина (2a) по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что центральный участок (68a) каждого из турбулентных гребней (68) содержит первую концевую точку (e1) и вторую концевую точку (e2), расположенные вдоль соответствующей продольной центральной линии (c) центрального участка (68a), при этом для множества турбулентных гребней (68) первая концевая точка (e1) смещена относительно второй концевой точки (e2) на составляющий (n+0,5)x шаг (p) между турбулентными гребнями (68) параллельно продольной центральной оси (L) теплопередающей пластины (2a), где n - целое число.