Матричный теплообменник Советский патент 1993 года по МПК F28D9/00 F28F3/04 

Изобретение относится к области холодильного, химического и энергетического машиностроения, о частности, к конструкций компактных теплообменников. .

Целью изобретения является интенсификация теплообмена.

На фиг. 1 показан участок пластины теплообменника со щелевидными зигзагообразными прорезями 1, образующими встречные треугольные зубцы 2 с основанием, примыкающим к стенке канала, границы которой обозначены пунктирными линиями. При малой ширине щелей, выполненных, например, струной электроискового станка, проходное сечение щелей недостаточно, в

этих случаях выполняется отгиб части зубца 6 по пунктирной линии 7.

На фиг. 2 показана часть пластины, аналогичной фиг. 1, без отгибов зубцов, но с повернутыми по винтовой линии их концами 4. Гидравлическое сопротивление пластин значительно уменьшено, повернутые концы служаттурбулизации потока и интенсификации теплообмена. Пластины типа фиг. 1 и 2 могут быть собраны в пакет теплообменника со сдвигом зубцов на половину ширины их основания в смежных пластинах пакета теплообменника.

На фиг. 3 показан общий вид участка с отогнутыми встречными зубцами 2, снабженными дополнительными зубцами 5. Зуб00

ю о

ел

цы 5 отогнуты от плоскости основного зубца в сторону, противоположную отгибу последнего.

На фиг. 4 показано сечение пакета теплообменника со щелевыми каналами типа фиг. 1, без отгиба края зубцов, со сдвигом зубцов 2 в смежных пластинах. Пластины со щелевыми прорезями 1 чередуются с про- ставками 8. Благодаря сдвигу зубцов, а, значит, и щелей, происходит эффективное обтекание потоком теплоносителя Q обоих поверхностей каждого зубца.

Сечение пакета с пластинами типа фиг. 2 имеет вид. почти полностью аналогичный приведенному на фиг. 4.

На фиг. 5 показано сечение пакета с пластинами типа фиг. 3. Зубцы 2 отогнуты от плоскости исходной пластины, последние разделены проставками 8, а дополнительные зубцы 5 отогнуты в противоположную сторону. Расположение зубцов в соседних пластинах - соосное.

Пластинчатый теплообменник работает следующим образом. Поток теплоносителя Q, проходя по каналу перпендикулярно исходным плоскостям пластин, эффективно обтекает обе поверхности пластин, с турбу- лизацией своего течения на краях щелей, отгибах основных и дополнительных зубцов. Тепло, переданное от потока зубцам пластин, с турбулизацией своего течения на края щелей, отгибах основных и дополнительных зубцов. Тепло, переданное от пото- ка зубцам пластин в канале, через основания зубцов и стенку передается в соседний канал, обтекаемый встречным рекуперативным потоком.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая конструкция отличается тем, что щелевые каналы теплообменной пластины выполнены не параллельными, а зигзагообразными прорезями; образованные при этом треугольные зубцы имеют дополнительные зубцы, отгибы краев или концы, повернутые по винтовой линии в объеме канала; отогнутыми могут быть выполнены и основные зубцы.

Среди аналогов-теплообменников пластинчатого типа нам неизвестны конструкции с зигзагообразными прорезями пластин, образующими встречные ряды треугольных зубцов, в том числе отогнутых от плоскости исходной пластины. Не обнаружены конструкции с дополнительными зубцами на треугольных зубцах; отгибами краев зубцов, являющихся теплообменны- ми ребрами.

Свободные концы зубцов, повернутые по винтовой линии аналогичны конструкции, представляющей собой вставленный в трубку турбулизатор в виде ленты. Лента

имеет по краям прорези, образующие лепестки, повернутые по винтовой линии. Отличием является то, что лепестки указанной ленты не являются треугольными (т.е. не имеют оптимальной конфигурации для наиболее эффективного теплообмена) и не расположены встречно; кроме того, они не являются частью теплообменного оребре- ния, как в предлагаемой конструкции, а служат только для турбулизации потока. С

точки зрения непосредственного теплообмена лепестки являются балластом. Турбу- лизация в трубе осуществляется в пристенной области трубы, что тоже отличает конструкцию: в нашем предложении турбулизация обеспечивается во всем объеме канала.

Таким образом, можно полагать, что приведенные отличия от аналогов являются существенными.

Предлагаемая конструкция осуществляет увеличение интенсификации на 15-20%.

Формула изобретения

1. Матричный теплообменник, содержащий пакет размещенных между проставками теплопроводных пластин, имеющих щелевые проходы с турбулизирующими элементами, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, щелевые проходы в пластинах выполнены зигзагообразными прорезями, образующими встречные ряды треугольных зубцов, основания которых прилегают к стенкам проста- вок.

2. Теплообменник по п. 1 о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что зубцы отогнутых от плоскости пластины.

3. Теплообменник по п. 2, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что отогнутые концы зубцов повернуты по винтовой линии.

4. Теплообменник по п. 2, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что на каждом зубце выполнен дополнительный соосный с основным меньший зубец, отогнутый за пределы плоскости основного зубца.

5. Теплообменник по п. 4, о т л и ч а ю- щ и и с я. тем, что зубцы соседних пластин смещены на половину ширины основания зубца.

6. Теплообменник по п. 5, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что края основных зубцов отогнуты от их плоскости в сторону направления потока теплоносителя.

Фиг.2

/

/foz

тттш//////////г/л

w///mmm//////////M//A

Использование: для интенсификации теплообмена в компактных теплообменниках. Сущность изобретения: размещение между проставками теплопроводные пластины имеющие щелевые проходы. Последние, образованы зигзагообразными прорезями. Они образуют встречные ряды треугольных зубцов. Основания зубцов прилегают к стенкам проставок. Зубцы могут быть отогнуты от плоскости пластины. Отогнутые концы зубцов повернуты по винтовой линии. На каждом зубце выполнен дополнительный соосный основному меньший зубец. Последний отогнут за пределы плоскости основного зубца. Зубцы соседних пластин могут быть смещены на половину ширины их основания. Края основных зубцов могут быть отогнуты от их плоскости в сторону направления потока теплоносителя. 5 з.п. ф-лы, 5 ил. у Ё