Пластинчатый теплообменник Советский патент 1992 года по МПК F28D9/00 F28F3/00 

Изобретение относится к рекуперативным пластинчатым теплообменникам и может быть использовано в холодильной и криогенной технике, в частности в жидкостных охладителя сжатых газов.

Известен теплообменник-охладитель, содержащий размещенный в цилиндрическом корпусе теплообменный пакет с кольцевыми внутренней и внешней проставками и квадратными теплопроводными перфорированными пластинами, образующие внутренний и внешний каналы для охлаждаемого и охлаждающего потоков, в котором диаметр внешней кольцевой про- ставки не превышает длины стороны пластины, угловые участки смежных пластин, расположенные во внешнем канале, повернуты друг относительно друга на 45°. а под пакетом расположена спираль для закручивания охлаждающего потока.

Недостаток теплообменника - невысокая интенсивность.теплообмена, обусловленная небольшим количеством каналов и малой площадью стенки, разделяющей между собой теплообменивающиеся потоки.

В качестве прототипа выбран пакет пластинчатого теплообменника, содержащий чередующиеся теплопроводные и нетеплопроводные перфорированные пластины.

в«

VI VJ 00

оо

СП

круглые отверстия которых образуют каналы для теплоносителей, выполнены диаметром, равным ширине канала, и расположены с шагом, равным 1,25 - 2 ширины канала, при расстоянии между центрами ближайших отверстий (перфораций) в смежных пластинах, равном 0,25-0,5 их диаметра.

Недостаток - малая интенсификация теплообмена из-за малой длины каналов и значительной площади стенок, разделяющих между собой потоки,

Целью изобретения является интенсификация теплообмена за счет увеличения длину и количества каналов для теплообме- нивающихся потоков и более компактного расположения их в теплообменном пакете.

Цель достигается тем, что в пластинчатом теплообменнике, содержащем коллекторы для подвода и отвода сжатого газа и жидкости и пакет из чередующихся теплопроводных и нетеплопроводных перфорированных пластин с отверстиями, образующими каналы для теплообмениваю- щихся сред, при этом канал для сжатого газа выполнен криволинейным и образован отверстиями в смежных пластинах, шаг которых равен 1,25 ..2 диаметра отверстий, а расстояние между их центрами в смежных пластинах равно 0,25.. 0,5 диаметра, отверстия каналов для жидкости на каждой пластине расположены в шахматном порядке, а каналы для сжатого газа выполнены в виде синусоид, смещенных друг относительно друга на полпериода. Вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов для сжатого газа. Теплопроводные пластины имеют отбортованные кромки, образующие стенки каналов для жидкости.

Указанные отличительные признаки предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяют интенсифицировать теплообмен между средами с большой разностью плотностей, так как в таком теплооб- менникеобеспечивается

высококомпактное размещение большого количества каналов большой длины для сжатого газа относительно каналов для жидкости и минимальная по величине толщина стенок каналов для жидкости при любом их количестве.

На фиг.1 изображен пластинчатый теплообменник, продольный разрез; на фит.2 - то же, поперечный разрез; на фис.З - канал для жидкости с отбортованными кромками теплопроводных пластин, продольный разрез.

Пластинчатый теплообменник (фиг.1 и 2) содержит коллекторы 1, 2 для подвода и отвода сжатого газа и жидкости и теплообменный пакет 3, выполненный из чередующихся теплопроводных 4 и нетеплопрозод- ных 5 перфорированных пластин с отверстиями 6,7, образующими каналы 8, 9

для теплообменивающихся потоков. Каналы 8 для сжатого газа выполнены в виде синусоид и образованы отверстиями 6 в пластина 4,5. Шаг расположения отверстий (перфораций) равен 1,5 (1,25...2) ширины ка0 нала 8 при расстоянии между центрами ближайших отверстий в смежных пластинах, равном 0,5(0,25...0,5) их диаметра. Смежные

синусоидальные каналы 8 смещены друг относительно друга на полпериода и тем об5 разуют сходящиеся-расходящиеся тракты каналов 8. По торцам пакета 3 расположены граничные пластины 10. В участках пластин 4, 5, 10 между впадинами смежных синусоид, расположенных в шахматном порядке,

0 выполнены коаксиальные отверстия 7, образующие каналы 9 для жидкости. Таким образом каналы 9 расположены в пакете в шахматном порядке, а синусоидальные каналы 8 эквидистантно охватывают их, сбли5 жаясь между каналами 9 одного ряда 11 и разъединяясь при переходе от одного ряда 11 к другому. Каналы 9 для жидкости выполнены сквозными. Для этого в граничных пластинах 10 выполнены отверстия 12. сов0 падающие с отверстиями 7. Пластины 10 снабжены рамкой 13, образующей коллекторную полость 14, на которой установлена крышка 15с патрубком 16. Синусоидальные каналы 8 также выполнены сквозными по

5 длине пакета и сообщены с полостями коллекторов 1.

Для более компактного расположения каналов 8 и 9 вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов 8 для

0 сжатого газа.

Поверхность каналов 9 выполнена из

более теплопроводного материала пластин 4. Для этого стенки каналов 9 для жидкости выполнены из отбортовок 17 теплопровод5 ных пластин (фиг.З).

Теплообменник работает следующим образом.

Охлаждаемый сжатый газ из верхнего коллектора 1 поступает в сообщающиеся с

0 полостью коллектора 1 каналы 8 и движется синусоидально (зигзагообразно) через пакет 3 к нижнему коллектору 1. Поскольку каналы 8 криволинейны и меняют свое направление, сжатый газ турбулизируется и

5 интенсивно отдает тепло многочисленным участкам пластин 4.5, разделяющим отверстия 6 друг от друга. По этим участкам тепло распространяется к стенкам 18 каналов 9, в которых передается охлаждающей жидкости, движущейся от полости 14 одного коллектора по каналам 9 к другому коллектору 14 и интенсивно отнимающей тепло.

Предложенная конструкция пластинча- того теплообменника осуществляет эффективное охлаждение сжатого газа жидкостью - водой, маслом и т.п. Повышение интенсивности теплообмена обусловливается высококомпактным размещением большого количества каналов большей длины для сжатого газа относительно каналов для жидкости и минимальной по величине толщиной стенок каналов для жидкости при любом их количестве. Упрощенная конструкция каналов 9 для жидкости и образова- ние их стенок из теплопроводного материала позволяют дополнительно увеличить теплообмен и осуществлять очистку их без демонтажа теплообменника из системы. Синусоидальные каналы для сжатого газа могут быть выполнены сквозными, что дополнительно повысит поверхность теплообмена и эффективность охлаждения.

Предложенный пластинчатый теплообменник - охладитель газа может найти широкое применение в криогенных и рефрижераторных системах, системах кондиционирования и других энергетических устройствах.

Формула изобретения

1.Пластинчатьм/i теплообменник, содержащий коллекторы подвода и отвода жидкости и сжатого газа и пакет из чередующихся теплопроводных и нетеплопроводных перфорированных пластин с отверстиями, образующимиканалыдлятеплообменивающихся сред, при этом канал для сжатого газа выполнен криволинейным и образован отверстиями в смежных пластинах, шаг которых равен 1.25...2 диаметрам отверстий, а расстояние между их центрами в смежных пластинах равно 0,25...0,5 диаметра, отличающийся тем, что. с целью интенсификации процесса теплообмена, отве рстия каналов для жидкости на каждой пластине расположены в шахматном порядке, а каналы для сжатого газа выполнены в виде синусоид, смещенных одна относительно другой на полпериода.

2.Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов для сжатого газа.

3.Теплообменник по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что теплопроводные пластины имеют отбортованные кромки, образующие стенки каналов для жидкости,

Использование: для охлаждения сжатого газа в рекуперативных теплообменниках в холодильной и криогенной технике. Сущность изобретения: пакет пластинчатого теплообменника состоит из чередующихся теплопроводных и нетеплопроводных пластин с отверстиями. Последние образуют каналы для теплообменивающихся сред. Канал для сжатого газа выполнен криволинейным и образован отверстиями в смежных пластинах. Шаг отверстий равен 1,25,..2 их диаметра. Расстояние между центрами отверстий в смежных пластинах равно 0,25...0.5 диаметра. Отверстия каналов для жидкости на каждой пластине расположены в шахматном порядке. Каналы для сжатого газа выполнены в виде синусоид. Последние смещены относительно друг друга на полпериода. Вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов для сжатого газа. Теплопроводные пластины имеют отбортованные кромки. Кромки образуют стенки каналов для жидкости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

Фиг.1

/J

ДЕЖЗ

16

#ua.2

}wW4

ЗрФ&ФКъ

X Ч Ч

17

Фиъ.з я