Пластинчатый теплообменник

Пластинчатый теплообменник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЫ ЕтЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

2I0775

СОюз Советских

Социалистических

Реслублик и д1i! о ка Ai.«ч ъ

Зависимый от №

Кл 17f 5/ЗО

Заявлено 18.1.1966 (¹ 1051618/24-6) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 06.11.1968. Бюллетень № 6

Дата опубликования аписания 26.IV.1968

МПК F 25h

УДK 621.565.944.2(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий лри Совете тлииистров

СССР

Авторы изобретения

Иностранцы

Сверре Кнут Йенссен, Аке Биргер Люнгштрем и Бенгт Аке Олссон (Швеция) Иностранная фирма «Акционерное общество Альфа-Лавал» (Швеция) Заявитель

ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

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.

B,ðåçóëbòàòå этого образуются каналы для протока рабочей среды, включенные параллельно 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 со,пряжения 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 большей,вы10 сотой и большего сечения с меньшей высотой, находящихся в диаметрально противоположных углах воображаемого квадрата по разным сторонам .пластины. Выступы большего сечения выдавливают с противоположной стороны

15 пластины, чтобы выступы с большей высотой могли разместиться в соответствующих выемках.

Каждая группа может иметь три выступа в углах воображаемого квадрата по одну сто20 рону 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 ва25 .риантов выполнения пластин; на фиг. 3 — сечение пакета из трех пластин, .показанных на фиг. 1 и 2; на фиг. 4 и 5 — соответственно вид сверху и сбоку другого варианта пластин; на фиг. 6 — пакет из трех пластин, показан30 ных на фиг, 4 и 5; на фиг. 7 — пакет из трех

210775 пластин, 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 ïëàстины по фиг. 1 и 4 с группами выступов согласно одному из примеров изобретения; на фиг. 14 — 16 — одна и та же часть d в трех различных положениях относительно осей симметрии х, z; на фиг. 17 — 19 — часть d фиг. 3 и б каждой комбинации пластин согласно фиг. 12 и собранных в пакеты в различных взаимно повернутых положениях относительно осей х, z; 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 х, g, z; на фиг. 27 — 31 — часть d фиг. 3 и б каждой комбинации пластин согласно фиг. 22 и собранных в пакеты в различных .взаимо повернутых положениях относительно осей х, у, 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. 37 — 39 — часть d no 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 лластины в уменьшенном масштабе.

Пластина 1 теплообменника по фиг. 1 и 2 имеет ребра 2, 8, 4 и 5, отверстия б в каждом из четырех углов и .выступы 7 высотой l, причем четыре выступа на каждой боковой стороне (а или b) пластины расположены в углах воображаемого четырехугольника с центром симметрии с в точке пересечения центральных осей х, у и z.

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 б каждой пластины и уплотнительное кольцо 9 вокруг каждого из этих отверстий расположены так, чтобы теплообменивающиеся среды проходили в смежнь,х каналах.

На фиг. 4 и 5 изображена пластина, которую можно считать квадратной частью пластины согласно фиг. 1, с осью симметрии с и с ребрами 10 — И одинаковой длины. Расстояние между пластинами в пакете согласно фиг. 6 тоже 21. При наличии прокладок 8 па5

55 б0 б5

4 кет можно использовать для теплообменников с перекрестным током.

Пластины 1 можно сложить попарно так, чтооы они полностью покрывали друг друга, но одна из пластин при этом будет повернута по отношению ко второй Hpповернутой пластине (Π— повернутой) любым из следующих способов:

1) одна из пластин повернута на 180 вокруг оси х (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 8 и 5 и боковые стороны аи6;

3) одна из пластин повернута на 180 вокруг оси z (z — повернутая) так, что ребра 2 и 4 меняются местами с ребрами 8 и 5, а боковые стороны остаются в том же положении.

Относительные положения пластин обозначаются о — х, о — у и о — z.

То же относится и к квадратным пластинам согласно фиг. 4 и 5 с возможностью z — по.ворота 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 — 18.

При сборке пластин согласно фиг. 3 и 6 соответственно выступы 7,примыкают один к другому так, что расстояние между пластинами будет неизменно 21. Расстояние 1 можно получить, перемещая одну из пластин согласно фиг. 7 так, чтобы противолежащие выступы на боковой стороне каждой 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 со пряжения 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 1о.

В центральной части d пластины по фиг. 12 и 13 имеются два выступа 16 и 17 одинаковой высоты 21. Они выполнены в диаметрально противоположных углах воображаемого четырехугольника по разным, сторонам пластины, Б других углах, отмеченных крестиком, расположены опорные точки пластины для аналогичных выступов соседних пластин.

На фиг. 14 показана та же часть пластины, повернутая на 180 относительно х (х — пластина) .

Если о — пластину сложить с х — пластиной (фиг. 17), выступы 1б х — пластины коснутся боковой стороны а о — пластины в точке, отмеченной нижним правым крестиком (+) на фиг. 12, с расстоянием 2 между пластинами. Если х — пластину затем сложить с о— пластиной, выступ 17 х — пластины коснется боковой стороны в о — пластины в точке, от210775 ных крестиком на фиг. 12, ихлеются выступы

18 и 19, возвышающиеся на величину l над ооковыми сторонами а и b соответственно.

На фиг. 24 — 26 показаны группы выступов, когда имеют место соответственно х, у и z— повороты пластины. Если о — пластину сложить с у — пластиной, выступы 16 p — 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 пластинами определится разностью расстояний 3l — l= 2l (пренебрегая сравнительно небольшой толщиной пластины).

Если эту у — пластину далее сложить с дпугой о — пластиной, выступы 17 о — пластины войдут в выемки выступов 18 g — пластины (фиг. 27), а выст;кпы 17 у — пластины — в выемки выступов 18 о — пластины (фиг. 28), и расстояние между пластинами окажется также 2l. Чередуя о- и у — пластины, можно получить таким образом пакет, где все расстояния равны 21.

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 дополнитеnbnoe расстояние 31+ l=4l.

Наконец, при чередовании о- и z — пластины выступы 16 и 17 соседних пластин б д т, согласно фиг. 30, располагаться один поотив другого так, что между пластинами образуется дополнительное расстояние 3l+3l=6l.

На фиг. 31 показана комбинация пластин в пакете с тремя возможными расстояниями между пластинами. Слева расстояние 2l получено между одной о- и одной у — пластиной (фиг. 27 и 28). Следующее расстояние 4l может быть получено сложением х- и z — пластин. Расстояние 6l получается по аналогии с фиг. 30 с помощью о — пластины и, наконец, расстояние 2l совпадает с первым расстоянием, полученным при помощи у — пластины.

Фиг. 32 дает пример того, как можно распределить HQ пластине большое число групп выступов. Эта фигура отличается от фиг. 20 только тем, что пластина в точк",х, 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 выcîòå над нейтральной плоскостью N пластины, v которой, в свою очередь, выступы 16 и 17, определяющие расстояние, выдавлены до определенной высоты над нейтральной плоскостью.

5 меченной верхним левым крестиком фиг. 12, также с расстоянием 2l между пластинами.

При таком характере сопряжения трех пластин все расстояния равны 2l, как показано на фиг. 17. Пакет можно увеличивать до любого требуемого сечения, добавляя следующие чередующиеся о- и х — пластины.

Если о — пластину сложить с z — пластиной (фиг. 18), повернутой на 180 относительно оси zсогласно фиг. 15,,выступы 17 z — пластины и выступы 16 о — пластины будут сопрягаться, и расстояние между пластинами увеличится до 4l.

Если z — пластину покрыть о — пластиной, выступы 16 z — пластины будут сопрягаться с выступами 17 о — пластины, и расстояние между пластинами окажется равным 2l+2l= — 4l, Таким образом, пакеты можно составить, как показано на фиг. 18, из чередующихся ои z — пластин так, чтобы все расстояния между пластинами были равны 4l. 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 4l. 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 отношению к х — пластине, т. е.

xz —,пластиной согласно фиг. 16, которую можно получить сначала х — поворотом о— пластины и затем z — поворотом полученной х — пластины. Следующее расстояние снова может быть 4l. Оно получается с помощью последующей х — пластины согласно правилу, по которому одинаковые расстояния в ряду должны получаться при чередовании пластин, повернутых одним и тем же способом. Последнее расстояние 2l получено согласно фиг. 17 с помощью следующей о — пластины.

Фиг. 20 и 21 показывают, как большое 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 ди",ìåòðàëüíî противополо>кных углах вообра>каемого четырехуголbника на равных расстояниях от центра 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 меньшего сечения с большей высотой и большего сечения с меньшей высотой, расположенных в диаметрально противоположных углах воображаемого квадрата по разным сторонам пластины. Выступы

16 и 17 расположены как на фиг. 2, но высота их равна 3l. Кроме того, в точках, отмечен5

IS

На фиг. 35 и 36 показаны группы. из трех выступов разных высот и сечений, которые расположены в углах воображаемого квадрата по одну сторону пластины. Два выступа большего сечения образованы влядавливанием с противоположной cTopoHbT.

210775

На пластине согласно фиг. 35 и Зб выступы 17, 19 и 22 имеют высоту соответственно

3l, 2l и 1 над одной из боковых сторон b. Пакет пластин может быть составлен из одной пластины z, повернутой на 90, 180 или 270 по отношению к другой, как показано на фиг. 37, 38 и 39 соответственно.

В относительных положениях о — z, и о — z выступы 17 z — пластины касается (согласно фиг. 40 и 41 соответственно) выступов 19 и

22 о — пластины, что дает расстояние между пластинами 3l — 21 = l и 3l — l = 2l соответственно.

В относительном положении о — z3 один и тот же выступ касается согласно фиг. 42 о— пластины, что дает расстояние между пластинами 3l, 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 дистанционирующими выступами на одной или обеих сторонах каждой пластины, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности изменения проходных сечений каналов, образованных 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, 2О расположенных. в диаметрально противоположных углах воображаемого квадрата по разным сторонам пластины.

4. Теплообменник,по п. 3, отличающийсл тем, что выступы большего сечения образова25 ны путем выдавливания их с противоположной стороны пластины с тем, чтобы выступы с большей высотой могли разместиться в соответствующих выемках, 5. Теплообменник по п. 1, отличающийся

30 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 выдавЗ5 ливания их с противоположной стороны пластины.

210775

/б

2/о

9Ы 13 Ills /Я

90г 14

z пхо юг /7 Рог IЮ

%/г /б

PLY. Ю

% ду хг хо ог /У б 2 0

Уиг. 9 Риг.5 Рыг.б Яа.7 Par.// а

/б

Ж г б Фиг.//

2

21

Г 7 1 3 17

210775

/б Г ) а Д ф /б

Х) ф//а 22 Ф//г.27

Ф//г 24

/д 16 1б 1Р я rz ! б -(а С/ ) () э

17)

I В В х

/" Г

Ф//г 26 т=//г 26

1b /7

Ф//а. г7

Ф/Iг. 76

% х // юг..Ы

0-Y 2

Ф//а.б/

//.Z/

9 //г.4Р

Ф//г Я

/6 2//

6 л А

17 2/

Фиг 4/

Составитель В. Борздыко

Редактор Б. Б. Федотов Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: С. Ф. Гоптаренко и Е. Н. Гудзова

Заказ 603/19 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 3

« Ь.

/2 о

/8

/7

/6 о

/7

/б

34 д

У

re Vei, МФ

Фог 41 +èà //2 L© L®