Пластинчатый теплообменник

 

1. Ш1АСТИНЧАТЬЙ ТЕПЛООБМЕННИК , содержащий пакет чередующихся перфорированных пластин и прокладок, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, каждая прокладка по периметру выполнена с впадинами, размещенными с. постоянным шагом, а перфорация пластин на участках контакт с прокладками расположена соосно с впадинами . 2.Теплообменник по п. 1, о т личающийся тем, что впадины на прокладках выполнен цилиндрическими и имеют диаметр, равный диаметру перфораций гшастин. 3.Теплообменник по ti. 1, о т л И чающийся тем, что прокладки выполнены зигзг;гообразны1«1. 1, эо 9д

С01ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3 c59 F 28 D 9 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 35786! 4/24-06 (22) 15.04.83 (46) 23.04.84. Бюл, N" 15 (72) Л. Е, Резников, В. А, Веселов и В. Ф. Храмов (7,1) Научно-исследовательский инсти" тут технологии криогенного машиностроения (53) 621.565.94(088.8) (56) 1. Григорьев В. А., Крохин Ю. Н.

Тепло-и массообменные аппараты криогенной техники, М., Энергоиздат, 1982, с. 113.

2, Авторское свидетельство СССР

11 954777, кл, F 28 D 9/00, 1981. (54) (57) 1° . ПНАСТИНЧАТЬЙ ТЕПЛООБМЕН-

НИК, содержащий пакет чередующихся перфорированных пластин и прокладок, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, каждая прокладка по периметру выполнена с впадинами, размещенными с.постоянным шагом, а перфорация пластин на участках контакта с арок. ладками расположена соосно с впадинами.

2. Теплообменник по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что впадины на прокладках выполнены цилиндрическими и имеют диаметр, равный диаметру перфораций пластин.

3. Теплообменник по и. 1, о т л и

С2 ч а ю шийся тем, что прокладки выполнены зигзгообразньп ви.

1087761

Изобретение относится к теппооб- . менной технике, а именно.к матричным теплообменникам, и может быть использовано в технике низких температур, в частности.в воздухоразделительных и газификационных установках.

Известны матричные теппообменники, содержащие перфорированные пластины, чередующиеся с разделитель- 1О ными проставками, представляющими собой пластины с окнами и образующими в.сборе каналы для рабочих сред (1) .

Недостатком этих теплообменников 15 является их значительное .гидравлическое сопротивление.

Известен также пластинчатый теплообменник, содержащий пакет чередующихся перфорированных пластин щ и прокладок (2) . . Недостатками этого теплообменника являются относительно невысокая интенсивность теплообмена, а также значительное гидравлическое сопро тивление. Дальнейший рост общих коэффициентов теплопередачи невозможен из-за того, что по технологическим соображениям ширина разделительных прокладок (ограничительных зон) не может быть меньше некоторой предельной величины, например, для цельносварных теплообменников 5 мм. Объясняется это тем, что пакет чередующихся перфорированных пластин и про"

35 кладок в процессе сборки подвергается осевому сжатию (при проведении диф° фузионной сварки в печи либо нри склеивании, пайке). При этом появляются боковые усилия, уводящие проклад;. ки в сторону и изгибающие зажатые между ними перфорированные пластины.

Поэтому минимальная ширина прокладок, являющихся перемычками между каналами с рабочими средами,,довольно зна45 чительна. Термическое сопротивление этих перемычек определяет предельные значения коэффициентов теплопередачи, и дальнейшее увеличение коэффициентов теплопередачи возможно только

50 при условии уменьшения термического сопротивления перемычек.

Возможности по уменьшению гидравлического сопротивления матричных теплообменников также ограничены 55 вследствие особенностей течения теплоносителей в осевом направлении. .Даже в тех конструкциях, где отвер2 стия соосны, каждый переход потока теплоносителя из зоны отверстия в пространстве между пластинами сопро-. вождается расширением потока, турбулизацией, в конечном итоге — потерей давления. Кроме того, из-эа значительной ширины прокладок велики и не могут быть уменьшены паразитные осевые тепловые потоки, понижающие эффективность теплообменников, особенно при работе в условиях больших осевых температурных градиентов, что особенно неблагоприятно сказывается на.работе низкотемпературных теплообменников (в криогенной технике).

Цель изобретения — интенсификация теплообмена, а также снижение гидравлического сопротивления, указанная цель достигается тем, что в пластинчатом теплообменнике, содержащем пакет чередующихся перфорированных пластин и прокладок, каждая прокладка по периметру.выполнены с впадинами, размещенными с постоянным шагом, а, перфорация пластин на участках контакта с прокладками расположена соосно .с впадинами.

Впадины выполнены полуцилиндрическими и имеют диаметр, равный диаметру перфораций пластин.

При этом прокладки могут быть выполнены зигзагообразными.

На фиг. l изображен теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— зигзагообразная прокладка.

Теплообменник содержит пакет чере" дующихся перфорированных пластин 1

3 и прокладок 4. Каждая из прокладок

4 по периметру выполнена с впадинами

5, размещенными с постоянным шагом, а перфорация 6 пластин l и 2 на участ. ках контакта с прокладками 4 располо-. жена соосно с впадинами 5. Впадины 5 на прокладках 4 выполнены полуцилиндрическими и имеют диаметр, равный диаметру перфораций 6 пластин l. Прокладки 4 могут быть также выполнены зигзагообразными. Пластины — 3 и прокладки 4 образуют в пакете внешней

7 и внутренней 8 каналы для рабочих сред. Минимальная ширина на участках

9 прокладок прокладки 4 составляет

0,2-0 5 максимальной ширины на участках 10.

Перфорация 6 пластин 1 и 2 образует с впадинами 5 прокладок 4 цилиндрические каналы 11 по периферии внутреннего канала 8. В пластинах 1

1087761 и 3 выполнены также соосные централь1 ные отверстия 12, образующие канал

13 сечение которого равно суммарно- . му сечению каналов 1!. При. выполнении прокладок 4 зигзагообразными их тол щина с меньше габарита ширины в, образованной прокладкой 4 стенки кана-. лов 7 и .8.

Теплообменник работает следующим, образом. t0

В каналы 7 и 8 теплообменника подают нротивотоком рабочие среды, которые, проходя по каналам 7 и 8, обмениваются теплом друг с другом, в результате чего происходит охлажде- 15 ние одной из сред и нагрев другой среды. При этом рабочая среда, движущаяся в канале 7, входит через отверстие 12 в пластине 3 и, двигаясь по каналу 13, распределяется равно- 20 мерно по зазорам между пластинами 1, передвигаясь от центральной части к периферии канала 8, т.е. от канала 13 к каналам 11, нроходит по каналам 11 и затем выходит через перфорации 6 25 в пластине 2. При движении рабочей среды по зазорам между теплопровод. ными пластинами 1 осуществляется теплообмен между рабочей средой и этими пластинами, по которым тепло З0 передается по каналу 7 для другой рабочей среды. Течение рабочей среды по каналам 11 также сопровождается теплообменом с нх стенками и через прокладки 4 и соответствующие участки пластин 1 с рабочей средой, движущейся по каналу 7, Поскольку стенки каналов 11 расположены вблизи канала 7, то термическое сопротивление перемычек между каналами 7 и 8 значи-40 тельно снижается, что интенсифицирует теплообмен вследствие того, что

4 перфорации 6 на границах каналов 7 и 8 оказываются максимально приближенными друг к другу. Кроме того, за счег уменьшения доли сечения пакета, занятого прокладками 4, и увеличения их поверхности, увеличивается поверхность теплообмена. Благодаря уменьшению толщины прокладок 4 .уменьшаются также вредные осевые тепловые потоки от теплого к холодному концу теплообменника. Все это приводит к значительному повышению эффективности теплообмениика.

- Снижение площади поперечного сечения прокладок позволяет упростить изго. товление теплообменника (соединение

;пластин 1 и прокладок 4 в пакет) вследствие уменьшения усилия сжатия и сварочных токов, что. позволяет также изготав- . пивать на том же оборудовании теплообменные накеты большего сечения.

Снижается н гидравлическое сопротивление пакетов благодаря увеличению проходного сечения для рабочих сред и, следовательно, возможного сечения перфораций 6 в пластинах 1, а также благодаря возможности получения частично гладких стенок каналов 11 при совмещении перфораций 6 с впадинами 5 прокладок 4.

При выполнении теплообменника с зигзагообразными прокладками 4 обес. печивается максимальное уменьшение их толщины, а следовательно, максимальное повышение эффективности тепло. обмена, упрощение изготовления пакета и уменьшение осевых тепловых потоков.

Таким образом, изобретение позволяет значительно интенсифицировать теплообмен, а также упростить изготовление теплообменника.

)087761

ВНИИПЙ Заказ 2638/34.

Тир вк 631 Подаисиое

Филиал ППП "Патент", г. уигоррд, ул. Проектиа», 4