Теплообменник
Иллюстрации
Реферат
Использование: промышленное и гражданское строительство, в том числе и в районах с повышенной сейсмической опасностью. Сущность изобретения: смежные пластины каналов для одного из теплоносителей выполнены с ортогональным направлением основных гофр с переменной по длине каналов высотой гофр с образованием поперечных гофр с одинаковыми шагами гофрировки основных и поперечных гофр, соединены между собой в местахконтактирования плоских отбортовок и впадин основных гофр с образованием герметичных ортотропно-сотовых каналов и с пластинами смежных каналов для того же теплоносителя в местах контактирования основных гофр. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 F 28 0 9/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4792280/06 (22) 19.02.90 (46) 07.04.92, Бюл. № 13 (75) В.Ф.Увакин и А.В.Увакин (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1399640, кл, F 28 F 1/02, 1988.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1435928, кл. F 28 F 3/00, 1986. (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: промышленное и гражданское строительство, в том числе и в районах с повышенной сейсмической
Изобретение относится к конструкциям теплообменных аппаратов, прлменяемых в промышленном и гражданском строительстве, и может быть также использовано в энергетической, химической, машиностроительной промышленностях,в том числе и в районах с повышенной сейсмичностью. Известен теплообменник, содержащий пластины с односторонними гофрами попарно соединенными между собой с встречной ориентацией гофр и их взаимным смещением на полшага с образованием каналов для теплоносителя, причем каждая пара пластин снабжена дистанционатором, расположенным поперек гофр.
Недостатками известного теплообменника являются малая жесткость конструкции теплообменника в поперечном сечении гофр, обусловленная анизотропией свойств гофрированных оболочек, и малая интен,, Ы,„, 1725772 А3 опасностью. Сущность изобретения: смежные пластины каналов для одного из теплоносителей выполнены с ортогональным направлением основных гофр с переменной по длине каналов высотой гофр с образованием поперечных гофр с одинаковыми шагами гофрировки основных и поперечных гофр, соединены между собой в местахконтактирования плоских отбортовок и впадин основных гофр с образованием герметичных ортотропно-сотовых каналов и с пластинами смежных каналов для того же теплоносителя в местах контактирования основных гофр. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. сивность теплообменника из-за отсутствия турбулизации потока теплоносителя в прямолинейных каналах теплообменных пар, имеющих постоянные сечения.
Известен теплообменник, содержащий пакет гофрированных пластин, соединенных с образованием сотовых каналов для теплоносителей, турбулизаторы, коллекторы входа и выхода теплоносителей, основные и дополнительные торцовые перфорированные перегородки, отделяющие каналы от коллекторов, установленные с образованием отсеков, пластины, образующие каналы одного из теплоносителей в зоне отсеков, выполнены с переточными отверстиями, причем в каналах с пластинами, перфорированными в зоне отсеков, турбулизаторы установлены
1725772
Теплообменник содержит пакет гофри50
55 между перегородками, а в остальных каналах — по всей длине.
Недостатками такого теплообменника являются малые виброустойчивость, ударная прочность и сейсмостойкость, обусловленные малой жесткостью сотовой конструкции на растяжение (сжатие) в направлениях, перпендикулярных осям каналов, низкая эффективность теплообмена и сложность конструкции турбулизаторов, Цель изобретения — повышение сейсмостойкости, интенсификация теплообмена и снижение массы.
Для достижения этой цели в теплообменнике, содержащем пакет гофрированных пластин с плоскими отбортовками по периферии, соединенных с образованием каналов для теплоносителей) коллекторы входа и выхода теплоносителей, смежные пластины каналов для одного иэ теплоноси-. телей выполнены с ортогональным направлением основных гофр и переменной по длине каналов высотой гофр с образованием поперечных гофр с одинаковыми шагами гофрировки основных и поперечных гофр, соединены между собой в местах контактирования плоских отбортовок и впадин основных гофр с образованием герметичных ортотропно-сотовых каналов и с пластинами смежных каналов для того же теплоносителя в местах контактирования основных гофр, корпус выполнен из пакета тонкостенных гофрированных оболочек с ортогональным направлением гофр смежных оболочек, соединенных между собой, с наружной обшивкой и боковыми сторонами пакета пластин теплообменника в местах контактирования гофр, причем шаг гофр внутренней оболочки корпуса выбран равным шагу гофр li/lBGTNH теплообменника.
На фиг.1 изображена конструкция теплообменника, вид спереди; на фиг,2 — то же, вид сбоку; на фиг.3 — разрез А — А на фиг.1; на фиг,4 — двухконтурный теплообменник с теплоизолирующим корпусом; на фиг.5— разрез Б — Б на фиг.4; на фиг,6 — одна секция теплообменника, изометрия; на фиг.7 — элементы теплообменника, изометрия. рованных пластин 1 с плоскими отбортовками 2 по периферии, соединенных между собой в местах контактирования отбортовок
2 и впадин основных гофр с образованием герметичных ортотропно-сотовых горизонтальных и вертикальных каналов 3 и 4 для одного из теплоносителей 5, смежные пластины 6 и 7 каналов для теплоносителя 5 выполнены соответственно с горизонтальными и вертикальными направлениями основных гофр с переменной по длине
45 каналов высотой гофр с образованием поперечных гофр с одинаковыми шагами гофрировки основных и поперечных гофр и переточных сечений каналов 8 и 9, причем пластины 4 смежных каналов для теплоносителя 5 соединены в местах контактирования основных (вертикальных) гофр, максимальная относительная глубина основных гофр на пластинах 6 и 8 в зависимости от толщины, материала пластин 6 и 7, давления теплоносителя 5 составляет 30—
150.
В одноконтурных теплообмен никах (батареях отопления) с расположением коллекторов входа и выхода теплоносителя 5 с одной стороны теплообменника относительная высота гофр в переточных сечениях
8 горизонтальных каналов 3 изменяется от
0,4 — 0,6 со стороны входных и выходных патрубков 10 до 0,25 — 0,35 с противоположной стороны, а относительная высота гофр в переточных сечениях 9 вертикальных каналов
4 увеличивается в том же направлении от
0,15 — 0,25 до 0,25 — 0,35, что позволяет выравнить потоки теплоносителя 5 и его температуру по всем ячейкам ортотропно-сотовой конструкции теплообменника и интенсифицировать теплообмен.
В случае необходимости использования теплообменника s двухконтурной замкнутой системе теплообменник размещают в корпусе 11, выполненном из пакета тонкостенных гофрированных оболочек — внутренней гофрированной оболочки 12, шаг вертикальных гофр которой равен шагу гофр пластин теплообменника, гофрированной в горизонтальном направлении оболочки 13 и обшивки 14, соединенных между собой и с внешними гофрированными пластинами 3 теплообменника в местах контактирования гофр с образованием ортотропно-сотовой конструкции корпуса 11 и каналов для упругого теплоносителя 15, подвод и отвод которого осуществляется через патрубки 16, а равномерное распределение по каналам производится коллекторами 17, выполненными в виде профилированных оболочек с отверстиями 18, а сверху полости корпуса
11 герметично закрыты пластиной 19.
Герметичная крышка выполнена из гофрированных оболочек 20-22 с ортогональными направлениями гофр, соединенных между собой в местах контактирования гофр, соединена с корпусом 11 винтами 23 через герметизирующую прокладку 24. Коллектор между каналами 3 и 4 для теплоносителя 5 может быть выполнен в виде переточных отверстий 25 в угловых гофрах пластин 7, соединенных с образованием герметичных швов, Штамповку гофриро1725772
5 ванных пластин 1 теплообменника и корпуса можно произвести эластичной средой пуансоном переменной жесткости за один-два прохода, а соединение гофрированных пластин и оболочек с образованием ортотропно-сотовой конструкции и герметичных каналов для теплоносителей и воздушных полостей в корпусе 11 можно, например, произвести высокочастотной сваркой или контактной роликовой сваркой.
Теплообменник работает следующим образом, В режиме батареи отопления горячий теплоноситель 5 через входной патрубок 10 пропускается по горизонтальным 3 и вертикальным 4 каналам через каждую ячейку теплообменника, в которых конфузорнодиффузорные переходы создают завихрения потока, увеличивая теплопередачу к пластинам 6 и 7, и свободной конвекцией тепловая энергия передается в окружающую среду.
При работе теплообменника в двухконтурной схеме другой теплоноситель 15 подается через входной патрубок 16, коллектор 17 и, проходя через каналы ортотропно-сотовой конструкции, тепловая энергия теплоносителя 5 через пластины теплообменника 6 и 7 передается теплоносителю 15, который через выходной патрубок 16 подается потребителю.
Ортотропно-сотовая конструкция корпуса
11 и крышки двухконтурного теплообменника одновременно является тепловым экраном, препятствующим отводу тепла от теплоносителя 15 в окружающую среду.
Формула изобретения
5 1, Теплообменник, содержащий пакет гофрированных пластин с плоскими отбортовками по периферии, соединенных с образованием каналов для теплоносителей, коллекторы входа и выхода теплоносителей, 10 расположенные на корпусе,отл и ч а ю щий с я тем, что, с целью повышения сейсмостойкости, снижения массы и интенсификации теплообмена, смежные пластины каналов для одного из теплоносителей вы15 полнены с ортогональным направлением и переменной по длине каналов высотой основных гофр с образованием поперечных гофр с одинаковыми шагами гофрировки основных и поперечных гофр, соединены меж20 ду собой в местах контактирования плоских отбортовок и впадин основных гофр с образованием герметичных ортотропно-сотовых каналов и с пластинами смежных каналов для того же теплоносителя в местах контак25 тирования основных гофр.
2. Теплообменник по п.1; отличающийся тем, что корпус выполнен в виде пакета тонкостенных гофрированных оболочек с ортогональным направлением гофр
30 смежных оболочек, соединенных между собой, с наружной обшивкой и боковыми сторонами пакета пластин теплообменника в местах контактирования гофр, причем шаг гофр внутренней оболочки корпуса равен
35 шагу гофр пластин теплообменника.
1725772
9 7 18
Фиг. 5
1725772
1725772
50
Редактор А.Козориз Техред М.Моргентал
Корректор М.Демчик
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1189 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5