Теплообменник

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 28 D 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 у (21) 4744292/06 (22) 02.10,89 (46) 15.06.92. Бюл, № 22 (71) Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им. 40-летия Октября (72) В.В.Мазаев, В.А,Кротов и В.E.Ïoçíÿê (53) 621.565.544(088,8) (56) Патент ФРГ

N 2048010, кл. Г 28 0 9/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 476436, кл. F 28 F 3/00, 1973, Патент Великобритании ¹ 1419490, кл.

F 28 D 9/00, 1971 .

Патент Великобритании

N 1421021, кл. F 28 D 9/02, 1973, Экспресс-информация ЦИНТИхимнефтемаш, Серия ХМ вЂ” 6. Криогенное и вакуумное машиностроение N 3. 1984.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам пластинчато-ребристого типа и может быть использовано при проведении процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния рабочих сред.

Известен ряд пластинчато-ребристых теплообменников, содержащих гофрированную насадку и плоские листы. Гофрированная насадка имеет П-образную форму или образует вертикальные каналы.

Анализ известных технических решений показывает, что основным элементом, влияющим на эффективность теплообмена пластинчато-ребристых теплообменников, является гофрированная насадка. Теплопе„, ЯЛ „, 1740948 А1 (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: осуществление теплообмена в условиях, обеспечивающих дополнительную турбулизацию на боковых стенках гофров насадок и отвод конденсата.

Сущность изобретения; в корпусе установлен пакет пластин 7. Между пластинами 7 расположены гофрированные насадки 8.

Пластины 7 и насадки 8 образуют каналы для теплообменивающихся сред. На свободных боковых поверхностях насадок имеются дополнительные поперечные гофры

12. Гофры 12 имеют треугольный профиль.

Пакет расположен в корпусе с наклоном относительно вертикальной оси. Плоскость наклона пакета 2 перпендикулярна каналам для теплообменивающихся сред. 3 ил. редающая насадка может быть прямоугольной, треугольной или иной формы сечения и ее эквивалентный диаметр или соотношение шага ребер и высота ребер определяют компактность насадки данного типа и теплообменника в целом. Увеличивать компактность устройств можно за счет увеличения числа ребер в единице длины насадки, т.е, за счет уменьшения шага между ребрами.

Практически это имеет предел, так в мировой практике изготовления теплообменников минимальный шаг между ребрами гофрированной насадки составляет 1,5 мм.

Это является основным недостатком пластинчато-ребристых теплообменников, сдерживающим возможности повышения эффективности, увеличения компактности и

1740948

55 снижения массогабаритных характеристик устройства.

Известен пластинчато-ребристый теплообменник, содержащий теплообменный пакет, выполненный из чередующихся плоских листов и гофрированной насадки с образованием каналов для рабочих сред.

Наиболее близким к предлагаемомуявляется теплообменник, взятый за прототип, содержащий расположенный в корпус пакет пластин, чередующихся с насадками, имеющими продольные гофры и установленных с образованием каналов для теплообменных сред.

Недостатком известного теплообменника является недостаточная эффективность теплообмена и большие габариты, при использовании его в качестве конденсатора-испарителя, Целью изобретения является интенсификация теплообмена и снижение массогабаритных характеристик, На фиг.1 схематично изображен предлагаемый теплообменник; на фиг.2 — теплообменный канал пакета; на фиг,3 теплообмен ник, сечение.

Теплообменник включает корпус 1 с наклонно расположенным в нем теплообменным пакетом 2, с коллекторами подачи 3 и вывода 4 теплоносителя и со штуцерами ввода 5 и вывода 6 испаряемой среды. Пакет

2 выполнен из вертикально установленных плоских листов 7 и гофрированной насадки

8, чередующихся между собой и образующих вертикальные каналы 9 для первой среды и каналов 10 для второй среды, С торцов каналы герметизируются брусками 11. Гофры насадки 8 прилегают к листам 7, а на боковых поверхностях гофров насадки выполнены дополнительно поперечные гофры 12 треугольной формы, Теплообменник работает следующим образом.

Жидкая рабочая среда подается через штуцер 5 в корпус 1, поступает в каналы 10, где испаряется и через штуцер 6 выводится из теплообменника, Теплоноситель через коллектор З.подается в каналы 9, конденсируется и из патрубка 4 выводится из аппарата.

Снабжение боковых поверхностей гофрированной насадки поперечными гофрами позволяет увеличить поверхность теплообмена насадки в единице объема и достичь отношения поверхности теплообмена ребер насадки к общей площади поверхности теплообмена F /Fo 0,903. Высоту и шаг поперечных гофр выбирают, исходя из требуемой термо-.и гидродинамической эффективности теплообменника. Напри5

50 мер, известно, что для теплообменника, где процесс протекает с изменением агрегатного состояния рабочих сред необходимы частые, т.е. малый шаг, и короткие, т.е. малая высота, дополнительные ребра. Увеличение поверхности и теплообмена по сравнению с гладкой насадкой с высотой гофр 12,7 мм и шагом 1,5 мм составит при высоте дополнительных гофр 0,5 мм и шаге 1,0 мм более

40 . При этом отношение поверхности теплообмена ребер к общей площади поверхности теплообмена составит Fp/Fo = 1,26 вместо Fp/Fo = 0,903 для теплообменников

"ALEX" Япония.

При высоте дополнительных гофр 1,0 мм и.шаге 1,5 мм достигают увеличения поверхности на, 56%, а отношение Fp/Fo =

1,49. Если принять параметры гофр большими, то прирост поверхности теплообмена. будет уменьшаться. При более мелких гофрах прирост поверхности будет увеличиваться, однако это приводит к определенным технологическим трудностям и, соответственно, увеличению затрат на изготовление.

Увеличение поверхности теплообмена на стороне конденсации способствует уменьшению толщины пленки конденсата и снижению термического сопротивления теплообмену, В каналах кипения при этом одновременно увеличивается число циклов парообразования, Выбранная треугольная форма дополнительных ребер исключает задержку жидкости на них и застойные зоны, образующиеся при конденсации, что также способствует увеличению поверхности, участвующей с теплообмене. Установка пакета в корпусе с наклоном обеспечивает направленный слив конденсата с теплообменной поверхности на стенку плоских листов и так же способствует снижению термического сопротивления и повышению эффективности, Для этой цели достаточен наклон в пределах 5О. Дальнейшее увеличение наклона нецелесообразно,из-за нарушения гидродинамических условий работы каналов кипения.

Использование предлагаемого решения позволит за счет увеличения поверхности в 1,5 раза повысить эффективность теплообмена более чем на 30, создать компактные пластинчато-ребристые теплообменники с улучшенными массогабаритными характеристиками.

Формула изобретения

Теплообменник, содержащий расположенный в корпусе пакет пластин, чередующихся с насадками, имеющими продольные гофры, и установленных с образованием каналов для теплообменных сред, о т л и ч а ю- 1740948 шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и снижения массогабаритных характеристик, на боковых поверхностях гофров.насадок дополнительно выполнены поперечные гофры треугольного профиля, а пакет установлен в корпусе с наклоном относительно вертикальной оси в плоскости, перпендикулярной каналам теплообмени5 вающихся сред, 1740948

Составитель М.Лернер

Техред M.Mîðãåíòàë КорректоР С.Черни

Редактор М.Бокарева

Заказ 2077 Тираж Подписное и отк ытиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

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

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