Пластинчатый теплообменник

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в химическом, энергетическом машиностроении. Цель изобретения - увеличение прочности теплообменника и повышение технологичности его изготовления. Пластинчатый теплообменник имеет разъемный корпус 1 с боковыми коллекторами 2. В корпусе 1 установлен пакет теплообменных элементов 3 с входными и выходными отверстиями на боковых поверхностях . Элементы 3 в пакете соединены между собой и с боковыми коллекторами 2 посредством дистанционирующих элементов втулок 5). Теплообменник имеет

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) . (! I) (s()s F 28 О 9/00

ГОСУДАРСТВЕН1ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ евВ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4740120/06 (22) 26.09.89 (46) 23.03.92. Бюл. Q 11 (71) Производственное объединение "Невский завод" им. В. И. Ленина (72) Е. Ф. Кузнецов, В. В. Шерапов, С. А. Карасев и В. В. Виноградов (53) 621.565.04(088.8) . (5S) Авторское свидетельство СССР

Q 369364, кл. F 28 F 3/12, 1973.

Антуфьева В. М. и др. Теплообменные аппараты из профильных листов. -Л.: Энергия, 1972.

Савицкий Т. А. Пластинчатый малогабаритный регенератор судовой ГТУ, — Судостроение, 1973; ЬЬ 3, с. 40-42;

I (54).ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИ.К (57) Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в химическом, энергетическом машиностроении. Цель изобретения — увеличение прочности теплообменника и повышение технологичности его изготовления. Пластинчатый теплообменник имеет разъемный корпус 1 с боковыми коллекторами 2. В корпусе 1 установлен пакет теплообменных элементов 3 с входными и выходными отверстиями на боковых поверхностях. Элементы 3 в пакете соединены между собой и с боковыми коллекторами 2 посредством дистанционирующих элементов(втулок 5). Теплообменник имеет

1721429

10

20 компенсатор 8 температурных расширений, установленный в разъеме корпуса 1. На боковых поверхностях корпус 1 снабжен разгрузочными крышками 16, Теплообменник

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к пластинчатым теплообменникам.

Известна конструкция пластинчатого теплообменника, преимущественно воздухоподогревателя ГТУ, содержащего пакет пластинчатых теплообменных элементов с боковыми каналами на концах, скрепленных между собой и с боковыми коллекторами с помощью соединительных дистанционирующих элементов s виде гребенок и заключенных в жесткий корпус с разгрузочными крышками.

Известный пластинчатый теплообменник, в котором пластины каждого теплообменного элемента скреплены между собой дополнительно по прямым выштампоакам, а между теплообменными элементами в пазах от выштамповок установлены закладные детали корытообразного профиля. 8 этой конструкции также применен сравнительно жесткий корпус и соединительные элементы в виде гребенок.

К недостаткам теплообменников относятСя невысокая прочность, сложность изготовления и ненадежность в эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является пластинчатый теплообменник, в котором теплообменные элементы имеют диагонально расположенные входные и выходные отверстия на боковых поверхностях. Теплообменные элементы жестко скреплены между собой и с боковыми коллекторами жесткого корпуса с помощью соединительных дистанционирующих элементов в виде гребенок.

К недостатку известного теплообменника относится низкий уровень прочности соединения теплообменных элементов между собой и с коллекторами с помощью гребе нок. Недостаточная прочность этого соединения обусловлена малой протяженностью и зубчатой формой скрепляющих швов, вызывающей высокую концентрацию напряжений, Кроме того, отсутствие компенсации относительных температурных расширений теплообменных элементов и корпуса приводит к увеличению рабочих напряжений в деталях теплообменника, снижению надежности работы и уменьшению срока службы теплообменника, 25

50 имеет повышенную прочность и технологичность за счет увеличения жесткости элементов и особенностей их конструкции. 2 з, и, ф-лы, 10 ил.

Цель изобретения — повышение прочности и надежности работы пластинчатого теплообменника.

Каждый соединительный дистанционирующий элемент выполнен в виде пустотелой втулки, один конец которой установлен в отверстии теплообменного элемента и имеет форму, повторяющую форму этого отверстия, а другой установлен в коллекторе и в поперечном сечении имеет форму прямоугольника с высотой, равной высоте отверСтия теплообменного элемента, и шириной, равной шагу расположения этих элементов, ° при этом в разъеме корпуса установлен компенсатор температурных расширений, выполненный в виде гофра, образованного выгнутыми пластинами с концевыми скосами, соединенными по этим скосам.

С целью повышения технологичности втулки выполнены из двух частей, соединенных между собой кромками и снабженных на боковой поверхности опорными выступами, направленными внутрь навстречу один другому. Кроме того, на боковых поверхностях корпуса дополнительно установлены разгрузочные крышки, стенки которых со стороны компенсатора температурных расширений выполнены полукруглыми с диаметром, равным ширине теплообменного элемента, и установлены с наклЬном в направлении, противоположном компенсатору

Предлагаемый теплообменник с дистанционирующими элементами отличается от известного тем, что каждый дистанционирующий элемент выполнен в виде пустотелой втулки, один конец которой установлен в отверстии теплообменного элемента и имеет форму, повторяющую форму этого отверстия, а другой установлен в коллекторе и в поперечном сечении имеет форму прямоугольника с высотой, равной высоте отверстия теплообменного элемента, и шириной, равной шагу расположения этих элементов, при этом в разъеме корпуса установлен компенсатор температурных расширений, выполненный в виде гофра, образованного выгнутыми пластинами с концевыми скосами, соединенными по этим скосам.

Отличие заключается и в том, что втулки выполнены из двух частей, соединенных

1721429 между собой кромками и снабженных на ных напряжений, увеличить прочность и набоковой поверхности опорными выступами, дежность работы теплообменника. направленными внутрь навстречу один дру- Втулки 5 (фиг. 8 — 10) выполнены из двух гому. Крометого,отличиезаключаетсявтом, частей 12, соединенных между собой чтона боковыхповерхностяхкорпусадрпол- 5 кромками 13 и сна(меженных на боковой нительно установлены разгрузочные крыш- поверхности опорными выступами 14 и 15, ки, стенки которых со стороны компенсатора направленными внутрь навстречу один друтемпературных расширений выполнены гому. Выполнение втулок 5 указанным обраполукруглыми с диаметром, равным ширине зом повышаег технологичность их теплообменного элемента, и установлены C 10 изготовления, увеличивает жесткость втунаклоном-в направлении, противоположном лок 5, позволяет более строго фиксировать компенсатору.Такимобразом,.пластинчатый их форму и размеры и, таким образом, теплообменникпозволяетполучитьболеевы- калибровать отверстия 4 теплообменных сокий уровень прочности и надежности ра- элементов 3 при сборке, и повысить техно боты, а также повысить технологичность. 15 логичность сборки теалообмен ника.

На фиг. 1 изображен пластинчатый На боковых поверхностях корпуса 1 теплообменник, общий вид; на фиг. 2 — (фиг. 1) дополнительно установлены разгруфрагмент соединения теплообменных эле- зочнйе крышки 16, стенки 17 которых со ментовмеждусобойисбоковыми коллекто- стороны компеисатора 8 температурных рами дистанционирующими элементами, 20 расширений выполнены полукруглыми с дивыполненными в виде пустотелых втулок, на аметром, равным ширине теплообменного фиг. 3 — втулка; на фиг. 4 — сечение А-А на элемента 3, и установлены с наклоном в нафиг. 3; на фиг;5 и 6 — компенсатор темпера- правлении. противоположном компенсатору турных расширений; на фи . 7 — сечение 8. Установка ра грузочных крышек 16 и их

Б-Б на фиг. 5; на фиг. 8 — втулка, вариант; 25 стенок 17 указанным образом обеспечивает на фиг. 9 — сечение 8-В на фиг. 8; на фиг..прочность и надежность и повышает техно10 - сечение à — Г на фиг. 8. логичность изготовления теплообменника.

Пластинчатый теплообменник (фиг..1). При работе теплообменника одна тепсодержит разъемный корпус 1 с боковыми лообменивающался реда преимущественколлекторами 2 и установленный в нем па- 30 нос повышенныидаелением и пониженной кеттеплообменных элементовЗ, образован- температурой поцводится через один из боных из соединенных попэрно пластин, . ковыхколлекторов2внутрьтеплообменных имеющих диагонально расположенные элементов З,.Проходя по каналам внутри входныеи выходные отверстия4набоковых теплообменных элементов 3, эта среда ох- . поверхностях и соединенныхмежду собой и 35 лаждает стенки каналов, подогревается и с боковыми коллекторами 2 посредством . покидает теплосбменные элементы 3 дистанционирующих пустотелых втулок 5, через другой ксляектор 2. Вторая теплоКаждая втулка 5(фиг. 1-4) одним концом обменивающая сg:еда преимущественно с

6 установлена в отверстии 4 теплообменно- повышенной температурой и пониженным

ro.ýëåìåíòà 3 и имеет форму, повторяющую 40 давлением пас г пает встречно среде, форму этого отверстия 4, а другим концом проходящей внутри теплообменных элеустановлена в коллекторе 2 и в поперечном ментов 3, сечении имеет форму прямоугольника с вы- Проходя по каналам между теплообсотой Н, равной высоте отверстия теплооб-: менными элементами 3, вторая среда менного элемента 3, и шириной Т, равной 45 нагревает сте 1ки каналов, охлаждается и шагу расположения этих элементов 3, при . покидает тейлообменник. При этом втулки 5 этом в разъеме корпуса 1 (фиг. 1, 5-7) уста- обеспечивают прочное соединение тепновлен компенсатор 8 температурных pac- . лообменных элементов 3 между собой и ширений, выполненный в виде гофра, с коллекторами 2, строго фиксируют шаг Т образованного выгнутыми пластинами 9 и 50 размещения теплообменных. элементов 3, 10 с концевыми скосами 11, соединенными калибруют входные и выходные отверстия 4 по этим скосам 11, теплообменных элементов 3 и обеспечиваСоединение теплообменных элементов ют равномерное распределение ереды по

3 между собой и с коллек орами 2 указан- теплообменным элементам 3. ным образом и применение компенсатора 8 55 Разница температурных расширений температурных расширений дает возмож- теплообменных элементов 3 и корпуса 1 ность значительно увеличить длину скреп- компенсируется кзмиенсатором 8. что сниляющих швов и выпслйить их прямыми без жает уровень напряжений в соединениях дополнительных концентраторов напряже- теплообменныхэлементов.Зс коллекторами ний, а также снизить уровень температур- 2 и корпусом 1 и повышает прочность теп1721429 лообмен ника. Избыточное гидростатическое давление внутри теплообменных элементов 3 воспринимается разгрузочными крышками 16, стенки 17 которых повышают прочность теплообменника и надежность его работы.

Известная конструкция пластинчатого теплообменника, применяемая в качестве воздухоподогревателя газоперекачивающих агрегатов с приводом от газотурбинного двигателя, выдерживает до 300 циклов

"Запуск — остановка ГТУ" и обеспечивает срок службы 40 тыс. ч без нарушения герметичности каналов внутри теплообменных элементов при общем моторесурсе ГТУ 120 тыс. ч. Масса подобного теплообменника, например, для ГТУ мощностью 10 МВт составляет 32 т.

Изобретение позволяет увеличить срок службы теплообменников до 120 тыс, ч при числе термоциклов до 2000 и обеспечить полный срок службы ГТУ без замены воздухоподогревателя, Формула изобретения

1. Пластинчатый теплообменник, содержащий разъемный корпус с боковыми коллекторами и установленный в нем пакет теплообменных элементов, образованных из соединенных попарно пластин, имеющих диагонально расположенные входные и выходные отверстия на боковых поверхностях и соединенных между собой и с боковыми коллекторами посредством дистанционирующихэлементов, отл ича ю щи йс ятем, что, с целью увеличения прочности, каждый дистанционирующий элемент выполнен в виде пустотелой втулки, один конец которой

5 установлен в отверстии теплообменного элемента и имеет форму, повторяющую форму этого отверстия, а другой установлен в коллекторе и в поперечном сечении имеет форму прямоугольника высотой, равной вы10 соте отверстия теплообменного элемента, и шириной. равной шагу расположения этих элементов, при этом в разъеме корпуса установлен компенсатор температурных расширений, выполненный в виде гофра, 16 образованного выгнутыми пластинами с концевыми скосами, соединенными по этим скосам.

2. Теплообменник по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения

20 технологичности, втулки выполнены из двух частей, соединенных между собой кромками и снабженных на боковой поверхности опорными выступами, направленными внутрь навстречу один другому.

25 3. Теплообменник по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что на боковых поверхностях корпуса дополнительно установлены разгрузочные крышки, стенки которых со стороны компенсатора температурных

30 расширений выполнены полукруглыми диаметром, равным ширине теплообменного элемента, и установлены с наклоном в направлении, противоположном компенсатору.

1721429

А-А

1721429 йг8

Г-I ю ie юг. 10

Составитель Е, Кузнецов

Техред М.Моргентал г

Корректор О. Кравцова

Редактор И. Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 945 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5