Теплообменный элемент Советский патент 1982 года по МПК F28F3/04 

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре, применяемой в нефтеперерабатывающей , нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности. Известен сварной теплообменкый эле мент, выполненный из самостоятельных гофрированных пластин, образующих распределительные и собирающие коллек торы, которые обеспечивают противоточ ное движение теплоносителей t . Недостатками теплообменного элемента являются необходимость выполнения при его изготовлении большого объема сварочных работ со сложной тех нологией и трудоемкость создания компактного теплообменного элемента с большой поверхнотсью по ходу теплоносителей, так как его протяженность ограничена размерами самостоятельной. гофрированной пластины. Известен также теплообменный элемент, выполненный из складывающейся зигзагообразной с гофрированными участками на плоских частях между сгибами, причем гофрирование выполнено по одну сторону от плоскости ленты. Конструкция обеспечивает противоточное движение теплоносителей в каналах между плоскими частями ленты в поперечном ей направлении 2 . В теплообменном элементе сокращен объем сварных работ, однако невозможность создания большой поверхности в тепяообменном элементе по ходу теплоносителя вдоль плоских частей панты, поскольку в нем путь противотомного движения теплоносителя организован только по ее ширине, является недостатком. Кроме того, не обеспечиваются равные условия движения теплоносителей между пластинами. Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому теплообменный элемент, выполненный из складывающейся зигзагообразно ленты с гофрированными .участками на плоских частях между сгибами и с распределительными и собирающими коллекторами, обеспечи вающими, противоточное движение теплоносителей. Причем гофрирование осу ществлено в форме чередующихся изолированных гладких каналов, выступаю щих по обе стороны плоскости ленты, поперек ленты 3. Однако 8 известном теплообменном элементе противоточное движение теплоносителей возможно только поперек ленты, конструкция элемента не позволяет создавать большие поверхности в направлении движения теплоносителе Кроме того, образуемые по обоим торцам ленты на плоских участках распре делительные коллекторы дополнительно сокращают поверхность противоточного движения теплоносителей. Гладкие каналы гофр, выполненные поперек ленты не обеспечивают эффективного теплооб мена между теплообмениващимися средами. Цель изобретения - интенсификация теплообмена путем увеличения поверхности теплообмена по ходу противотомного движения теплоносителей. Указанная цель достигается тем, что теплообменный элемент в виде зиг загообразно сложенной ленты, в плоских частях которой выполнены гофры, образующие каналы для противоточного движения теплоносителей, снабжен oi- раничительными полосами, установленными между плоскими частями ленты в зоне гофр, расположенных продольно последним и снабженных поперечными гофрами. На фиг. 1 изображен теплообменный элемент (разборный вариант теплсюбменника, элементы корпуса которого раздвинуты относительно теплообменного элемента с одной боковой стенкой), на фиг. 2 - часть теплообменного элемента с одной боковой стенко на фиг, 3 то же, с боковой стенкой и ограничительными полосами, вид в плане. Теплообменник состоит из корпуса и теплообменного элемента. Корпус включает две боковые 1 и . две торцовые 2 стенки, коллекторы 3 выхода теплоносителей с патрубками 4 входные верхнюю и нижнюю крышки S, выполняющие роль распределительных коллекторов, с патрубками 6. В разборном варианте (фиг. 1) теплообменника, имеются стяжные элементы (не показаны). Теплообменный элемент изговлен на основе ленты 7, сложенной зигзагообразно. На плоских частях 8 ленты выполнены гофрированные участки, например, в виде зигзагообразных каналов 9 вдоль ленты, выступающие по обе стороны ее плоскости. При этом смежные гофрированные участки могут стыковаться как вершинами каналов, так и частичным вхождением вершин каналов одной стороны ленты в основании каналов другой стороны ленты, как показано на фиг. 2 и 3. Зигзагообразные каналы 10,образованные поперечным гофрированием их боковых стенок,, повышают эффективность теплообмена за счет турбулизации потока теплоносителя. На сгибах ленты образуются собирающие коллекторы i1, внутри которых устанавливаются пластины (не показаны), обеспечивающие жесткость и условия равноскоростного движения теплоносителей к выходу. Для исключения деформации при больших разностях давления между плоскими профилированными участками каналов установлены плоские или профилированные пластины 12. Начало и конец ленты 7 теплообменного блока на сгибах привариваются к боковым стенкам 1 корпуса, образуя полуканалы. В разборном варианте герметизация может быть обеспечена за счет установления по торцам боковой стенки 1 и ленты 7 эластичной полутрубы (не показана) и последующей стежки теппообменного блока торцовыми стенками каким-либо стяжным устройством (не показано). В сварном неразборном варианте теплообменника торцовая стенка образуется посредством гребенок с плоскими фланцами с одной стороны (не показаны), привариваемых по торцам теплообменного блока герметично с одной стороны и с отверстиями из коллекторов 11 для выхода теплоносителей е коллектор (фиг. 1) с другой стороны, однако, выход их может быть сделан и с обеих сторон теплообменника. Теплообменный элемент на примере разборного теплообменника работает следующим образом. Теплоносители поступают через патрубки 6.в верхнюю (например пар) и нижнюю (например охлаждающая жидкость) крышки 5 и, распределившись по каналам 9, двигаются по ним противотоком, теплообмениваясь между собой через поперечно гофрированные каналы 10. При этом пар образует конденсат. Пройдя каналы,теплоносители собирают в коллекторах 11, откуда выводятся через отверстия в торцовых стенках коллекторов 3 и через патрубки 4 за пределы теплообменника,

Таким образом, предлагаемой теплообменный элемент обеспечивает возможность создания компактных аппаратов с большой требуемой теплообменной поверхностью, определяемой числом гофрированных участков по ходу движения теплоносителей, с одним цельным теплообменным элементом. Причем увеяичение поверхности достигается и за счет использования для противоточного движения всей ширины ленты, тогда как в известных конструкциях часть ширины ленты используется для создания распределительных и собирающих коллекторов. Кроме того, выполнение гофрирования участков в виде зигзагообразных каналов вдоль ленты требует более простых штампов при сохранении высокой эффективности теплообмена за счет поперечного гофрирования стенок каналов с шагом, обеспечивающим наибольший эффект турбулизации. За счет упрощения конструкции, ее компактности, уменьшения металлоемкости на единицу поверхности, упрощения технологии изготовления может быть получен большой экономический эффект. При изготовлении теплообменноге элемента для гофрирования плоских участков могут быть использованы штампы и прессы, используемые в производстве пластинчатых теплообменников.

Формула изобретения

Теплообменный элемент в виде зигзагообразно сложенной ленты, в плоских частях которой выполнены гофры, образующие каналы для противоточного движения теплоносителей, о т л ичающийся тем, что,с целью интенсификации теплообмена путем увеличения поверхности теплообмена по ходу противотомного движения теплоносителей, он снабжен ограничительными полосами, установленными между плоскими частями ленты в зоне гофр, расположенных продольно последним и снабженных поперечными гофрами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

t. Антуфьев В.М,, Гусев Е.К., Иваненко В.В. и др. Теплообменные аппараты из профильных листов. Л., Энергия, 1972.

2.Патент Франции № 2067079, кл. F 28 D 9/00, опублик. 1968.

3,Патент США № 3508607,

кл. F 28 D 9/00, опублик. 1971.