Теплообменник

Теплообменник

Реферат

 

Изобретение предназначено для применения в области теплотехники, в теплообменной технике. Теплообменник состоит из нескольких плоскостей, образующих полости, герметично разделенные между собой, причем плоскости соединяются между собой перемычками, например сваркой, высота перемычек между плоскостями в разных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости, причем давление теплоносителя воспринимается одновременно всеми перемычками. Изобретение позволяет обеспечить теплообмен любых теплоносителей при больших давлениях и высоких температурах, при минимально возможном собственном весе. 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменной аппаратуре.

В последние годы теплообменная аппаратура сделала большие шаги вперед, современные теплообменники могут передавать десятки киловат тепла на один дециметр кубический объема, это пластинчатые теплообменники "Alfa Laval" и APV, а кожухо-пластинчатые теплообменники APV применяются при давлении теплоносителя до 100 атм и температуре до 600^oС.

Известен "теплообменник, содержащий корпус в котором расположен теплообменный элемент, состоящий из множества стенок, обращенных наружными краями в сторону корпуса, при этом каждая стенка соединена с наружного края с одной смежной стенкой, а с внутреннего края с другой смежной стенкой, образуя каналы для циркуляции теплообменных сред...". (См. RU 2099663 С1, F 28 D 1/03, 20.12.97 г.) Недостатком такого теплообменника является обязательное наличие корпуса и сложных герметизирующих элементов, а также невозможность работы с рабочими телами, имеющими различное давление, из-за того что пластины соединены между собой только по краям, поэтому даже небольшая разница в давлении будет разжимать пластины полости с большим давлением и, наоборот, сжимать пластины в полости с меньшим давлением, уменьшая тем самым проходное сечение.

Поставленная задача - обеспечить теплообмен любых теплоносителей (газ - газ, газ - жидкость, жидкость - жидкость) при больших давлениях и высоких температурах, при минимально возможном собственном весе.

Для этого используется теплообменник, состоящий из нескольких плоскостей, по краям соединенных между собой и образующих герметично разделенные полости, при этом плоскости дополнительно соединяются перемычками, воспринимающими нагрузку от давления теплоносителей и одновременно увеличивающими площадь теплообмена, это соединение может производиться или склеиванием, или пайкой, или сваркой. Высота перемычек между плоскостями в различных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости. Для выравнивания давления в полости теплообменника перемычки имеют отверстия.

Подобная конструкция позволит применять теплообменник для теплоносителей в любом сочетании: газ - газ, газ - жидкость, жидкость - жидкость, а при необходимости иметь не только две полости, но и больше. Давление теплоносителя воспринимается одновременно всеми перемычками и даже при давлении теплоносителя в 100 атм, на каждый сантиметр длины перемычки, при расстоянии между перемычками в 1 см, действует усилие всего в 100 кг, что очень незначительно, а следовательно, и вес конструкции будет незначителен по сравнению с существующими теплообменниками при одинаковом давлении теплоносителя.

На чертеже показан теплообменник, один из вариантов.

Теплообменник состоит из корпуса 1, входа 2 и выхода 4 одной полости, входа 4 и выхода 5 другой полости, плоскостей 6 и перемычек 7. Плоскости 6 соединяются перемычками 7 или склеиванием, или пайкой, или сваркой. Высота перемычек 7 между плоскостями 6 в различных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости. Для выравнивания давления в полости теплообменника перемычки 7 имеют отверстия.

Работает теплообменник следующим образом, в одну полость подается теплоноситель, например отработавшие газы, в другую полость подается другой теплоноситель, например какая-нибудь жидкость, которая имеет температуру ниже температуры отработавших газов, в теплообменнике между полостями создается перепад температур и тепло от горячих отработавших газов будет переходить через плоскости 6 и перемычки 7 к холодному телу, жидкости, в другой полости, при этом усилие от давления теплоносителей будет восприниматься всеми перемычками 7 одновременно, а на каждую перемычку 7 будет действовать усилие от давления на площадь между перемычками, т.е. если расстояние между перемычками будет равно 1 см, то на каждый сантиметр длины перемычки при давлении 100 атм будет действовать усилие всего в 100 кг, такое усилие легко выдержат плоскости 6 и перемычки 7, изготовленные из стали толщиной всего 1 мм, и даже корпус 1 может быть изготовлен из материала толщиной не на много больше, чем плоскости 6 и перемычки 7, т.к. нагрузку он несет почти такую же.

Формула изобретения

Теплообменник, состоящий из нескольких плоскостей, образующих полости, герметично разделенные между собой, отличающийся тем, что плоскости соединяются между собой перемычками, например сваркой, высота перемычек между плоскостями в разных полостях теплообменника может быть различной и зависит от пропускной способности полости, причем давление теплоносителя воспринимается одновременно всеми перемычками.

РИСУНКИ

Рисунок 1