Способ изготовления спиральных теплообменников Советский патент 1992 года по МПК F28D7/04 

Изобретение относится к теплообмен- ным аппаратам непрерывного действия и предназначено для использования в черной металлургии и химическом машиностроении.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранный в качестве прототипа способ изготовления спирального теплообменника, выполненного из двух навиваемых по спирали листов, на которых расположены поперечные ребра, образующие теплообменный канал с высотой равной высоте ребер. Развертка листов указанного теплообменника показывает, что ребра на одном листе выполнены снизу, на другом сверху.

К недостаткам прототипа относятся сравнительно низкое качество теплообменников, обусловленное невысокой интенсивностью теплообмена при большой массе теплообменника и высоким гидравлическим сопротивлением теплообменных каналов.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена, снижение гидравлического сопротивления и повышение производительности за счет предотвращения искажения формы теплообменных каналов при уменьшении толщины заготовки.

Для достижения поставленной цели образование теплообменных поверхностей из полосовых заготовок путем выполнения на них периодически повторяющихся ребер с высотой, равной высоте канала теплообменника и укладку теплообменных поверхностей по спирали, ребра на заготовках выполняют формовкой в виде рифтов с периодом 0,15 - 0,30 от максимального диаметра наружного витка теплообменника, на части заготовки между рифтами формуют периодические рифления с высотой, равной 2-3 толщинам заготовки, примыкающий с одной стороны к рифтам, при этом ширина не занятого рифлениями плоского участка заготовки между рифтами составляет 1-1,5

ширины рифтов у основания. Формовку рифтов и рифлений выполняют одновременно на двух заготовках при их встречном движении в валках формовочных станов.

На фиг.1 изображена схема специали- зированной линии для изготовления спиральных теплообменников; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

По заявляемому способу формообразование рифтов и рифлений выполняют одно- временно на двух заготовках при их встречном движении в валках формовочных станов.

Специализированная линия для изготовления спиральных теплообменников (фиг.1) состоит из двух профилегибочных станов, каждый из которых включает загрузочное устройство 1, с рулонодержателем 2, разматыватель 3, правильную машину 4, гильотинные ножницы 5, вертикальные ро- лики 6, формовочный стан 7, натяжное устройство 8, и одной установки для совместной укладки профилей по спирали 9.

Заявляемый способ может быть реализован на оборудовании специализирован- ной линии, приведенной на фиг. 1, в следующей последовательности,

Исходная заготовка в виде полосы свернутой в рулон, доставляется к рулонодержа- телю 2 загрузочного устройства 1 обоих профилегибочных станов, а из него передается к разматывателю 3, который принимает и разворачивает рулон в положение удобное для отгибки переднего конца полосы, создает требуемое натяжение, а затем подает рулон в правильную машину 4, где производится предварительная правка металла в холодном состоянии при размотке рулона. Из правильной машины рулон поступает на гильотинные ножницы 5, где про- изводится обрезка переднего и заднего концов полосы и резка ее на мерные длины перед передачей через вертикальные ролики б, в формовочный стан 7. В формовочном стане на профилях формуют периодически повторяющиеся рифты 10 с высотой И равной высоте канала теплообменника и периодом Т, составляющим 0,15 - 0,30 максимального диаметра верхнего витка теплообменника. Одновременно в формо- вочном стане группами формуют периодические рифления 11 на ширине а между рядами рифтов 10, причем высота h рифлений 11 составляет 2-3 толщины металла заготовки, а ширина незанятого рифлениями плоского участка I, примыкающего к рифтам с одной стороны, составляет 1-1,5 ширины b рифтов у основания. Формообразование рифтов 10 и рифлений 11 выполняют одновременно на двух заготовках при их встречном движении в валках формовочных станов. Далее отформованные профили 12 и 13 с разных сторон через натяжные устройства 8, предназначенные для равномерной и качественной укладки профилей, поступают в установку для укладки 9, где они свариваются встык и укладываются по спирали в корпус теплообменника.

Устройство для укладки обеспечивает создание равномерного зазора между профилями на всем протяжении смотки, сварку полос по кромкам, легкий съем навитого корпуса с устройства, быстрое и надежное крепление задних концов профилей на корпусе теплообменника.

При реализации заявляемого технического решения на профилегибочном агрега- те 1-4x50-300, оборудованном устройством для спиральной навивки профилей,был из- готовлен из нержавеющей 12Х18Н10Т толщиной 2 мм спиральный теплообменник для УкрНИИХИММАША,на поверхность профилей которого в соответствии с вышеописанной схемой формовки были нанесены рифты и рифления.

Для обоснования граничных значений приведенных в формуле изобретения соотношений высоты рифтов, их периода и ширины незанятого рифлениями плоских учатков, проведены эксперименты, результаты которых приведены в таблице.

На основании проведенных опытных испытаний можно сделать вывод о том. что заявляемое изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:

а)повышается качество теплообменника и интенсификация теплообмена за счет нанесения гофров в виде рифлений и рифтов на обеих поверхностях теплообменника, что увеличивает площадь теплообмена и п роизводитель ность;

б)предлагаемый способ изготовления спиральных теплообменников позволяет сократить расход нержавеющей стали на 40-50% при сохранении несущей способности конструкции теплообменника, что позволяет значительно снизить его собственный вес.

Заявляемый способ изготовления спиральных теплообменников позволяет изготавливать теплообменники с повышенной интенсивностью теплообмена при значительном уменьшении их массы. Формула изобретения 1. Способ изготовления спиральных теплообменников, включающий образование теплообменных поверхностей из полосовых заготовок путем выполнения на них периодически повторяющихся ребер с высотой, равной высоте канала теплообменника, и укладку теплообменных поверхностей по спирали, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления за счет предотвращения искажения формы теплообменных каналов при уменьшении толщины заготовок, ребра на заготовках выполняют формовкой в виде рифтов с периодом 0,15 - 0,30 от максимального диаметра наружного витка теплообменника, на части заготовки между рифтами формуют перио

дические рифления с высотой, равной 2-3 толщинам заготовки, примыкающие с одной стороны к рифтам, при этом ширина не занятого рифлениями плоского участка заготовки между рифтами составляет 1,0-1,5 ширины рифтов у основания.

2. Способ поп, 1,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, формовку рифтов и рифлений выполняют одновременно н. двух заготовках при их встречном движении в валках формовочных станов.

Использование: изготовление теплооб- менных аппаратов, химическое машиностроение. Сущность изобретения: из двух полосовых заготовок на формовочных станах формируют теплообменные поверхности с периодически повторяющимися рифтами. Расстояние между рифтами составляет 0,15 - 0,30 от максимального диаметра наружного витка теплообменнике. Между рифтами формуют периодические рифления с высотой, равной 2-3 толщинам заготовки, примыкающие с одной стороны к рифту. Ширина незанятого рифлениями плоского участка между рифтами составляет 1-1,5 ширийы рифтов у основания. Полученные теплообменные поверхности укладывают в спираль. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

56 7 898Л.654 г {

Фиг.1 ( -И