Пластинчатые теплообменники с дистанционирующими выступами на одной или обеих сторонах каждой пластины известны.
Чтобы добиться заданных изменений температур и расхода рабочих сред, пластины компонуют в секции и пакеты, соответствующие тепловому и гидродинамическому расчету теплообменников.
Оптимальную скорость при заданном расходе рабочей среды получают набором пакета из определенного числа одинаковых пластин. В результате этого образуются каналы для протока рабочей среды, включенные параллел-ьно с необходимой суммарной площадью поперечного сечения пакета. Пакеты соединяют между собой последовательно в секцию, причем число пакетов обеспечивает заданные изменения температур рабочих сред. Проходное сечение каналов в таких теплообменниках выбирают постоянным.
Предлагаемый теплообменник позволяет изменять проходные сечения каналов, образованных смежными пластинами. Это достигается благодаря тому, что выступы расположены группами на равных расстояниях от центра симметрии пластины в пределах каждой группы, чтобы при повороте пластин вокруг одной из -осей симметрии можно было получать различные расстояния между пластинами, в зависимости от характера их сопряжения с выступами.
Все выступы могут быть одинаковой высоты, а каждая группа может содержать два
выступа в диаметрально противоположных углах воображаемого четырехугольника по разным сторонам пластины.
Каждая группа может содержать две пары выступов - меньшего сечения с больщей |ВЫсотой и больщего сечения с меньщей высотой, находящихся в диаметрально противоположных углах воображаемого квадрата по разным сторонам .пластины. Выступы большего сечения выдавливают с противоположной стороны
пластины, чтобы выступы с большей высотой МОГЛИ разместиться в соответствующих выемках.
Каждая группа может иметь три выступа в углах воображаемого квадрата по одну сторону пластины. Высота и сечение их различны. Два выступа большего сечения выдавливают с противоположной стороны пластины.
На фиг. 1 и 2 изображены соответственно вид сверху и сечение по А-А одного из вариантов выполнения пластин; на фиг. 3 - сечение пакета из трех пластин, показанных «а фиг. 1 и 2; на фиг. 4 и 5 - соответственно вид сверху и сбоку другого варианта пластин; на фиг. 6 - пакет из трех пластин, показанпластин, показанных на фиг. 4 и 5, согласно одному из примеров сборки; на фиг. 8 -: форма выполнения выступа на пластине; на фиг. 9-11 - условные обозначения одного и того же выступа, рассматриваемого слева, сбоку и справа; на фиг. 12 и 13 - соответственно главный вид сбоку центральной части d пластины по фиг. 1 и 4 с группами выступов согласно одному из примеров изобретения; на фиг. - одна и та же часть d в трех различных положениях относительно осей симметрии X, z на фиг. 17-19 - часть d фиг. 3 и 6 каждой комбинации пластин согласно фиг. 12 и собранных в пакеты в различных взаимно повернутых положениях относительно осей к, г; на фиг. 20 и 21 - группы выступов согласно фиг. 12 на большей части пластины в уменьшенном масштабе; на фиг. 22 и 23 - часть d с группами выступов согласно другому примеру изобретения; на фиг. 24 - 26 - одна и та же часть, повернутая в различные положения относительно осей симметрии X, у, г; на фиг. 27-31 - часть d фиг. 3 и б каждой комбинации пластин согласно фиг. 22 и собранных в пакеты в различных .взаимо повернутых полол-сениях относительно осей к, у, z; на фиг. 32 - группы выступов согласно фиг. 22 на большей части пластины в уменьшенном масштабе; на фиг. 33 и 34 - соответственно вид спереди и сбоку пластины согласно фиг. 32; на фиг. 35 и 36 -: часть d с группами Выступов согласно третьему примеру изобретения; на фиг. - часть d по фиг. 35, повернутая в различные положения относительно оси z; на фиг. 40-42 - часть d по фиг. 3 и 6 каждой комбинации пластин согласно фиг. 35 и собранных вместе в пакеты в различных взаимно повернутых положениях относительно оси z; на фиг. 43 и 44 - группы выступов согласно фиг. 35 на большей части пластины в уменьшенном масштабе.
Пластина / теплообменника по фиг. 1 и 2 имеет ребра 2, 3, 4 к 5, отверстия 6 в каждом из четырех углов и выступы 7 высотой /, причем четыре выступа на каждой боковой стороне (а или Ь) пластины расположены в углах воображаемого четырехугольника с центром симметрии с в точке пересечения центральных осей X, у и 2.
.Когда пластины 1 сложены в пакет согласно фиг. 3, выступы 7 плотно примыкают один к другому, и проходное сечение каналов между смежными пластинами равно 21.
Прокладка 8 вокруг двух отверстий 6 каждой пластины и уплотнительное кольцо 9 вокруг каждого из этих отверстий расположены так, чтобы теплообменивающиеся среды проходили в смежных каналах.
На фиг. 4 и 5 изображена пластина, которую можно считать квадратной частью пластипы согласно фиг. 1, с осью симметрии с и с ребрами 10-13 одинаковой длины. Расстояние между пластинами в пакете согласно фиг. 6 тоже 21. При наличии прокладок 8 пакет можно использовать для теплообменников с перекрестным током.
Пластины / можно сложить попарно так, чтобы они полностью покрывали друг друга, но одна из пластин при этом будет повернута по отношению ко второй неповернутой пластине (О - повернутой) любым из следуюших способов:
1)одна из пластин повернута на 180° вокруг оси X (х - повернутая) так, что ребра 2
и 4 и боковые стороны а и b меняются местами;
2)одна из пластин повернута на 180° вокруг оси у (у - повернутая) так, что меняются местами ребра 5 и 5 и боковые стороны а и Ь;
3)одна из пластин повернута на 180° вокруг оси z (z - повернутая) так, что ребра 2 и 4 меняются местами с ребрами 3 и 5, а боковые стороны остаются в том же положении. Относительные положения пластин обозначаются о - X, о - t/ и о - 2.
То же относится и к квадратным пластинам согласно фиг. 4 и 5 с возможностью z - поворота одной из пластин последовательно на 90°, т. е., чтобы получить три относительных положения о - z, например, ребро 10 меняется своим местом с любым из ребер 11-13. При сборке пластин согласно фиг. 3 и 6
соответственно выступы 7 примыкают один к другому так, что расстояние между пластинами будет неизменно 21. Расстояние / можно получить, перемеш,ая одну из пластин согласно фиг. 7 так, чтобы противолежашие выступы па боковой стороне 1каждой пластины касались смежной пластины. Таким образом, при относительном повороте пластин вокруг одной из осей симметрии можно получать различные расстояния между пластинами в зависимости от характера их сопряжения с выступами.
На фиг. 8 показаны выступы 7, образованные выдавливанием с противоположной стороны пластины, на которой образуется выемка
14. На торце выступа предусмотрена опорная поверхность 15.
В центральной части d пластины по фиг. 12 и 13 имеются два выступа 16 п 17 одинаковой высоты 21. Они выполнены в диаметрально
противоположных углах воображаемого четырехугольника по разным сторонам пластины. В других углах, отмеченных крестиком, расположены опорные точки пластины для аналогичных выступов соседних пластин.
Па фиг. 14 показана та же часть пластины, повернутая на 180° относительно х (х - пластина) .
Если о - пластину сложить с х - пластиной (фиг. 17), выступы 16 X - пластины коснутся бо-ковой стороны а о - пластины в точке, отмеченной нижним правым крестиком ( + ) на фиг. 12, с расстоянием 2 между пластинами. Если X - пластину затем сложить со - пластиной, выступ 17 л -пластины коснется меченной верхним левым крестиком фиг. 12 также с расстоянием 2/ между пластинами При таком характере сопряжения трех пластин все расстояния равны 21, как показано на фиг. 17. Пакет можно увеличивать до любого требуемого сечения, добавляя следующие чередующиеся о- и .г -пластины. Если О:-пластину сложить с Z - пластиной (фиг. 18), повернутой на 180° относительно оси Z согласно фиг. 15, выступы 17 z - иластины и выступы 16 о-пластины будут сопрягаться, и расстояние между пластинами увеличится до 4/. Если z - пластину покрыть о -пластиной, выступы 16 г -пластины будут сопрягаться с выступами 17 о -пластины, и расстояние между пластинами окажется равным 2/+2/ 4/. Таким образом, пакеты можно составить, как показано на фиг. 18, из чередующихся ои z - пластин так, чтобы все расстояния между пластинами были равны 41. На фиг. 19 показана комбинация таких пакетов с расстояниями, изменяемыми по выбору. В левой части первое расстояние 21, по аналогии с фиг. 17, образовано одной о- и одной х - пластиной. Следующее расстояние может быть 41. Оно получается в соответствии с фиг. 18 из одной о- и одной z - пластиной, но поскольку одна пластина на фиг. 19 является х - пластиной, то другая пластина должна быть пластиной z, повернутой по отнощению к х - пластине, т. е. лгг -пластиной согласно фиг. 16, которую можно получить сначала х - поворотом о- пла-стины и затем z - поворотом полученной X - пластины. Следующее расстояние снова может быть 41. Оно получается с помощью последующей X - пластины согласно правилу, по которому одинаковые расстояния в ряду должны получаться при чередовании пластин, повернутых ОДНИЛ1 и тем же способом. Последнее расстояние 2/ получено согласно фиг. 17 с помощью следующей о - пластины. Фиг. 20 и 21 показывают, как больщое число выступов можно распределить в рядах на пластине так, чтобы каждый из выступов 16 на одной стороне а пластины и выступы 17 на другой стороне b находились в диаметрально противоположных углах воображаемого четырехугольника на равных расстояниях от пентра симметрии с, Крестиком отмечены опорные поверхности в других углах четырехугольника, где выступы одной пластины тесно примыкают к другой пластине, х и у - повернутой. На фиг. 22 и 23 показаны в положении о- пластины группы выступов, с помощью которых можно получить три различных расстояния между пластинами. Каждая группа содержит две пары выступов меньщего сечения с большей высотой и большего сечения с меньщей высотой, расположенных в диаметрально противоположных углах воображаемого квадрата по разным сторонам пластины. Выступы 16 и 17 расположены как на фиг. 2, но высоных крестиком на фиг. 12, имеются выступы /8 и 19, возвышающиеся на величину I над боковыми сторонами а и 6 соответственно. На фиг. 24-26 показаны группы выступов, когда имеют место соответственно х, у и г - повороты пластины. Если о - пластину сложить с у - пластиной, выступы 16 у - пластины войдут в выемку 14, образующую выступ 19 о -пластины (фиг. 27), а выступ 16 о - пластины войдет в выемку, образующую -выступ 19 у - пластины (фиг. 28), так что расстояние между пластиналш определится разностью расстояний (пренебрегая сравнительно небольщой толщиной пластины). Если эту у - пластину далее сложить с другой о - пластиной, выступы 17 о - пластины войдут в выемки выступов /S у - пластины (фиг. 27), а ВЫСТУПЫ 17 у - пластины - в выемки выступов 18 о - пластины (фиг. 28), и расстояние между пластинами окажется также 2/. Чередуя о- и у - пластины, можно получить образом пакет, где все расстояния равны 2/. При чередовании о- и х - пластин выступы различных высот смежных пластин будут располагаться один против другого, как показано на фиг. 29, так что между пластинами образуется дополнительное расстояние 3/,+ . Наконец, при чередовании о- и z - пластины выступы 16 и 17 соседних пластин будут, согласно фиг. 30, располагаться один против другого так, что между пластинами образуется дополнительное расстояние 3/-f3/ 6/. На фиг. 31 показана комбинация пластин в пакете с тремя возможными расстояниями между пластинами. Слева расстояние 2/ получено между одной о- и одной у - пластиной (фиг. 27 и 28). Следующее расстояние 4/ может быть получено сложением х- и z - пластин. Расстояние 6/ получается по аналогии с фиг. 30 с помощью о - пластины и, наконец, расстояние 2/ совпадает с первым расстоянием, полученным при помощи у - пластины. Фиг. 32 дает пример того, как можно распределить на пластине большое число групп выступов. Эта фигура отличается от фиг. 20 только тем, что пластина в точках, отмеченных крестиком, снабжена выступами 18 и 19 соответственно. Видоизменение такого расположения выступов состоит согласно фиг. 33 и 34 в том, что группы выступов 18 и 19 соответственно заменены толстыми ребрами 20 и 21, которые выдавлены на такой же высоте над нейтральной плоскостью N пластины, У которой, в свою очередь, выступы 16 и 17, определяющие расстояние, выдавлены до определенной высоты над нейтральной плоскостью. На фиг. 35 и 36 показаны группы из трех выступов разных высот и сечений, которые асположены в углах воображаемого квадраа по одну сторону пластины. Два выступа ольщего сечения образованы выдавливаниНа пластине согласно фиг. 35 и 36 выступы П, 19 и 22 имеют высоту соответственно 3/, 2 и / над одной из боковых сторон Ь. Пакет пластин может быть составлен из одной пластины Z, повернутой на 90, 180 или 270° по отношению к другой, показано на фиг. 37, 38 и 39 соответственно.
В относительных положениях о -г, и о - 2о выступы 17 Z - пластины касается (согласно фиг. 40 и 41 соответственно) выступов 19 и 22 о -пластины, что дает расстояние между пластинами 3/ - 2/ и 3/ - / 2/ соответственно.
В относительном положении о - 23 один и тот же выступ касается согласно фиг. 42 о - пластины, что дает расстояние между пластинами 3/.
На фиг. 43 и 44 показан пример того, как на пластине можно .распределить большое число групп выступов.
Если пластины круглые, выступы распределяются вдоль окружности вокруг центральной точки.
Если пластины многоугольные, например, шести- или восьмиугольные, с возможностью поворота их вокруг оси z в пять и семь различных положений, можно получить соответственно увеличенное число расстояний между ними.
Предмет изобретения
1. Пластинчатый теплообменник с дистанционируюп1ими выступами на одной или обеих сторонах каждой пластины, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности
изменения проходных сечений каналов, ооразованных смежными пластинами, выступы расположены группами на равных расстояниях от центра симметрии пластины в пределах каждой группы с тем, чтобы при относительном повороте пластин вокруг одной из осей симметрии получать различные расстояния между пластинами в зависимости от характера их сопряжения с выступами.
2. Теплообменник по п. 1, отличающийся, тем, что все выступы имеют одинаковую высоту, а каждая группа содержит два выступа, расположенных в диаметрально противоположных углах воображаемого четырехугольника по разным сторонам пластины.
3.Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каждая группа содержит две пары выступов - меньшего сечения с большей высотой и большего сечения с меньшей высотой,
расположенных, в диаметрально противоположных углах воображаемого квадрата по разным сторонам пластины.
4.Теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что выступы большего сечения образованы путем выдавливания их с противоположной стороны пластины с тем, чтобы выступы с большей высотой могли разместиться в соответствуюших выемках.
5.Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каждая группа содержит три выступа, расположенных в углах воображаемого квадрата по одну сторону пластины и имеющих разные высоты и сечения, а два выступа большего сечения образованы путем выдавливания их с противоположной стороны пластины.
t(
А-Л
У
-,
y-
k
i -.i./ ::3:
4-./c
ггс IX Э
J xl
us.3
iis.2 fue.l 6- 3J ( fus..Ш
2L
tf
/ г
ал
,o
16
1- гиМ/7
I
лг- И Г
/
I11Г
2Lo
fuetZ
fuefueiS
n
RI rfnih
Г/7
с
./7
I сИ ddc
I.--.I
0X0 fu3. IBfuz 7
г Д5 0 X XZ X 0 fue 19 - ® I Ф ; t-U) I О ; q .20
131
S -№ / -JIJL 4-tf№
/7-4
f25° ./
№ rs-T
ода
rV /ЛI I- (ii П -f
H
tf« 25 fi/e Z8
fB 17
6 17
Ox a
0 -z - 0
0-f I -0-Ч fus.Zff fusJO ue.S 21 20
f j©4® Q L;ff I
О ©
S20
X О
п|0 .
.
/7 21 fue S сл л
IS
fusdZ
ЧиеЗЗ
4/ Фиг 2
file 4-
