Регенеративный теплообменник Советский патент 1993 года по МПК F28D19/04 

Изобретение относится к тепломассо- обменной технике, в частности к теплооб- менным аппаратам, применяемым для систем охлаждения силовых установок транспортных средств.

Известно охлаждающее устройство дизеля, содержащее теплообменник регенеративйбго типа с вращающейся на опорах насадкой, 13...1.6% тёплопередающей поверхнрсти которой размещено в водосборном коллекторе (в жидком теплоносителе), а остальная поверхность - в зоне действия газообразного теплоносителя, при этом водосборный коллектор снабжен уплотни- тельным элементом по всей поверхности прилегания к вращающейся насадке.

Существенными недостатками данного теплообменника являются сложность конструкции, заключающаяся в необходимости организаций вращения насадки вокруг двух разнесенных параллельных осей, а также невозможность размещения надёжного уплотнения между элементами насадки, приводящая к значительному уносу жидкого теплоносителя из теплообменника в виде капельно-жидкогр и парообразного состояния. Кроме того, данная конструкция не предусматривает наличия элементов для дополнительной интенсификации процесса теплообмена в насадке, что существенно для улучшения технико-экономических показателей теплообменника.

Указанных недостатке в значительной мере: лишен регенеративный теплообменник, который содержит корпус с патрубками отвода и подвода тазов, размещенный в корпусе ротор в виде установленных на горизонтальном валу дисков, погруженных в жидкий теплоноситель, при этом.для интенсификации теплообмена диски установлены с возможностью перемещения вдоль ротора, снабженного эластичными стяжками, соединенными с крайними дисками, взаимодействующими с вибратором и гофрированными вставками, свободно установленными на горизонтальном валу между

дисками. : . . ;.

Данное устройство по наибольшему количеству совпадающих существенных признаков и достигаемым результатам принято в качестве прототипа изобретения.

Основными недостатками прототипа является недостаточная эффективность воздействия вибрации на интенсификацию тёплообменных процессов, а наличие гофрированных вставок может нарушить надежность уплотнений, отделяющих камеру жидкого теплоносителя от объема газового, в виду возвратно-поступательного движения дисков вдоль горизонтального вала посредством вибратора.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена и исключение потерь

жидкого теплоносителя.

Цель достигается тем, что в отличие от известного технического решения, содержащего корпус с трактами подвода и отвода газового и жидкого теплоносителя и разме0 щенный в корпусе ротор в виде установленных на горизонтальном валу и погруженных в жидкий теплоноситель дисков, между которыми размещены разделительные вставки, в предлагаемом решении в тракте подвода га5 зового теплоносителя установлен вентилятор, а тракт отвода выполнен в виде двух расположенных симметрично относительно продольной оси и противоположно направленных патрубков, совмещенных с трактами

0 подвода и отвода жидкого-теплоносителя, разделительные вставки выполнены в виде последовательно установленных компенсационных и уплотнительных пластин, последние имеют прорези со стороны тракта

5 отвода жидкого теплоносителя, и их профиль со стороны тракта подвода газового теплоносителя имеет форму двух выгнутых дуг окружности одинакового радиуса с точкой сопряжения на продольной оси теплооб0 менника, при этом все вышеупомянутые пластины и диски стянуты подпружиненными крепежными элементами.

Кроме того, уплотняющие пластины выполняются из фторопласта ФЧ, а компенса5 ционные - из листовой резины.

На фиг. 1 схематично изображен регенеративный теплообменник, общий вид; на фиг, 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - подпружиненное соединение компенса0 ционных и уплотнительных пластин.

Регенеративный теплообменник содержит корпус 1 с трактами подвода 2 и отвода (патрубки 3) газового теплоносителя, а также трактами подвода 4 и отвода 5 жидкого

5 теплоносителя. В тракте 2 подвода газового теплоносителя установлен вентилятор 6. В осевом направлении в корпусе 1 расположен ротор в виде установленных на горизонтальном валу 7 и погруженных в жидкий

0 теплоноситель плоских дисков 8.

Тракт газового теплоносителя отделен от тракта жидкого теплоносителя разделительными вставками, выполненными в виде последовательно установленных компенса5 ционных 9 и уплотнительных 10 пластин, расположенных между дисками 8. Уплотни- тельные и компенсационные пластины стянуты через нажимную шайбу 11, пружину 12, тарелку 13 болтом 14. Уплотнительные пластины 10 имеют ряд сквозных прорезей

15, нижние концы 16 которых выходят в тракт 5 отвода жидкого теплоносителя. Профиль уплотнительных пластин со стороны тракта подвода газового теплоносителя имеет вид двух выгнутых дуг 17 окружности одинакового радиуса с точкой сопряжения на продольной оси теплообменника. Такой вид профиля уплотнительных пластин позволяет разделить газовый теплоноситель на два противоположно направленных по- тока. На фиг. 1 сплошными стрелками показано криволинейное движение газового теплоносителя между дисками насадки, а пунктирной - направление вращения ротора.

Регенеративный теплообменник работает следующим образом.

Горячий жидкий теплоноситель проходя через тракты подвода 4 и отвода 5 омывает нижние сегментные участки плоских дисков 8, чём обеспечивает передачу тепла от горячего теплоносителя дискам. В то же время за счет вращения вентилятора б осуществляется поступление в теплообменник холодного газового теплоносителя через тракт 2 подвода и разделение его профилем уплотнительных пластин 10 на два противоположно направленных потока. Омывая теплообменную поверхность дисков по криволинейной траектории, производится теп- лосъем и утилизация тепла. При этом поток газа, турбулизуемый за счет вращения вен- тиляторного колёса 6 и за счет криволинейного движения потока между дисками (сплошные стрелки), способствует повыше- нию коэффициента теплоотдачи по газовой стороне. Кроме того, происходит двойное последовательное прохождение элементов дисков через газовый теплоноситель в виду наличия двух трактов движения последнего, что также способствует повышению теплообмена.

Одновременно происходит вращение дисков 8. за счет чего подогретые в горячем жидком теплоносителе участки дисков непрерывно (по пунктирной стрелке) поступают в поток холодного газообразного теплоносителя, а остывшие участки возвращаются в горячий теплоноситель, причем разделительные вставки надежно отделяют жидкую

среду от газообразной за счет плотного прилегания уплотнительных пластин 10 к дискам 8 при помощи подпружиненного крепления, компенсирующего возникающие зазоры от износа трущихся деталей (уплотнительных пластин и дисков). Фрикционный эффект от вращения дисков 8 нейтрализуется прорезными отверстиями 15 в уплотнительных пластинах и отводится в тракт 5 отвода жидкого теплоносителя по стрелке а (см. фиг. 1 и 3).

Таким образом, регенеративный теплообменник обеспечивает интенсификацию теплообмена, надежное разделение жидкого теплоносителя от газового, компактную и технологическую конструкцию и, как следствие, эксплуатационную надежность.

Формула изобретения

1. Регенеративный теплообменник, содержащий корпус с трактами подвода и отвода газового и жидкого теплоносителя и размещенный в корпусе ротор в виде установленных на горизонтальном валу и погруженных в жидкий теплоноситель дисков, между которыми размещены разделительные вставки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и исключения потерь жидкого теплоносителя, в тракте подвода газового теплоносителя установлен вентилятор, а тракт отвода выполнен в виде двух расположенных симметрично относительно продольной оси и противоположно направленных патрубков, совмещенных с трактами подвода и отвода жидкого теплоносителя, разделительные вставки выполнены в виде последовательно установленных компенсационных уплотнительных пластин, последние имеют прорези со стороны тракта отвода жидкого теплоносителя, а их профиль со стороны тракта подвода газового теплоносителя имеет форму двух выгнутых дуг окружности одинакового радиуса с точкой сопряжения на продольной оси теплоносителя, при этом все вышеупомянутые пластины и диски стянуты подпружиненными крепежными элементами.

2. Теплообменник по п. 1, от л ича ю- щ и и с я тем, что уплотняющие пластины выполнены из фторопласте Ф4, а компенсационные - из листовой резины.

Использование: для повышения удельного теплосъема и исключения уноса жидкой фазы теплоносителя в регенеративных теплообменниках. Сущность изобретения: в тракте 2 подвода газового теплоносителя установлен вентилятор 6. Тракт отвода выполнен в виде двух расположенных симметрично относительно продольной оси и противоположно направленных патрубков. Они совмещены с трактами подвода и отвода жидкого теплоносителя. Разделительные вставки выполнены в виде последовательно установленных компенсационных и уплот- нительных пластин 9 и 10. Последние имеют прорези 15 со стороны тракта отвода жидкого теплоносителя. Профиль пластин со стороны тракта подвода газового теплоносителя имеет форму двух выгнутых дус окружности одинакового радиуса. Точка сопряжения этих окружностей расположёна на продольной оси теплообменника. Все пластины и диски стянуты подпружиненными крепежными элементами. Уплотняющие пластины могут быть выполнены из фторопласта Ф 4, а компенсационные - из листовой резины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. w Ј