Пластинчатый теплообменник

 

Использование: для теплообмена потоков в различной теплообменной аппаратуре и, в частности, в рекуперативных теплообменниках матричного типа. Сущность изобретения: пластинчатый теплообменник имеет расположенные между перфорированными пластинами 1 проставки 3. Отверстия 2 перфорации, расположенные в зоне проставок выполнены с поочередно отогнутыми в разные стороны от пластины кромками 4, 5. Эти кромки могут быть расположены по внешнему и/или внутреннему контуру проставок. Последние установлены между кромками отверстий смежных пластин. Длина кромки отверстий перфорации лежит в интервале от половины толщины проставки до суммы последней и толщины пластины. Кромки могут быть выполнены треугольными. Кромки могут быть выполнены у основания прямоугольными и треугольными на периферии. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (а (21) 4868369/06 (22) 25,09.90 (46) 15.10.92, Бюл. ¹ 38 (71) Одесский институт низкотемпературной техники и энергетики (72) Ю.Б. Коваль-Гук, В.В. Притула, Е.Т. Шарнопольская и И.Е. Тихонова (56) Патент Франции ¹ 2031590, кл. F 28 F

9/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР ¹ 1064111, кл. F 28 D 7/10, 1981, Авторское свидетельство СССР ¹ 1108321, кл, F28 D9/00, 1982, Авторское свидетельство СССР ¹ 1489309, кл, F 28 D 9/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР ¹ 620784, кл. F 28 D 9/00, 1976, (54) ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: для теплообмена потоков в различной теплообменной аппаратуре

„„5U,„, 1768913 А1 (si)s F 28 D 9/00, F 28 F 3/00 и, в частности, в рекуперативных теплообMB HHNKBx матричн ого типа. Сущность изобретения: пластинчатый теплообменник имеет расположенные между перфорированными пластинами 1 проставки 3. Отверстия 2 перфорации, расположенные в зоне проставок выполнены с поочередно отогнутыми в разные стороны от пластины кромками 4, 5. Эти кромки могут быть расположены по внешнему и/или внутреннему контуру проставок, Последние установлены между кромками отверстий смежных пластин. Длина кромки отверстий перфорации лежит в интервале от половины толщины проставки до суммы последней и толщины пластины. Кромки могут быть выполнены треугольными.

Кромки могут быть выполнены у основания прямоугольными и треугольными на периферии. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1768913

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре для жидкостей и газов, в частности, к рекуперативным теплообменникам матричного типа, и может быть применено в холодильной технике и других областях для теплообмена потоков.

Известны теплообменники, содержащие пакет пластин с перфорацией, разделенных проставками. Проставки входят в состав стенок между каналами для прохода рабочих сред теплоносителей. При сборке пакета для его изготовления любым способом — сдавливанием, склеиванием, сваркой, пайкой — необходима фиксация как пластин, так и проставок друг относительно друга, Обычно для фиксации используют либо внутпенн l9 направляющие cTG;, ". -. и, под

KQTQpbI8 в пластинах выполняются отверстия, л::,;.о наружные направляют и .-.;тзржни или по. ось;, KBK правило. прiiõoäèòñÿ использо-.ать и то, и другое для конструкций, содержащи;:: несколько про:тезок или группу плес-ин для множества каналов (в указанных а.с., ка;: и в других аналогичных, устройства для фиксации деталей не описаны). Недостатком при этом является необходимость введения в конструкцию нефункциональных с точки зрения теплообмена деталей, уменьшение полезной площади пластин, усложнение сборки пакета, Увеличивается продольный поток тепла по стержням, что снижает эффективность теплообмена, Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции является теплообменник, Аппарат содержит перфорированные пластины со сквозными пазами в области стенки между каналами и уплотнительные прокладки с выступами, входящими при сборке в указанные пазы, Теплообменник собира от из пар пластина— прокладка, предварительно скрепленных,,например, сваркой. а затем повторной сваркой скрепля. от и,ры в единый па:,:çò. Сопряжение; ы,;упов прокладок со сквозными пазами плес".ин обеспе ивает их взаимное центрирование и надежность теплообменника, Недосгатки конструкции следующие, Сочетание выступ-паз увеличивает поверхHocTb контакта пластины с проставкой, причем новая поверхность не находится в одной плоскости, Зто в значительной мере увеличивает версятность неплотного прилегания деталей и, следовательно, может привести к потере герметичности стенки между каналами. Для обеспечения плотнос" и соединения де алей в этих условиях необходима высокая точность изготовления выступов и пазов и герметизации щелей между ними

55 в различных плоскостях, что повышает стоимость изготовления. Удорожает производство и необходимость предварительного скрепления каждой пары пластина — проставка. В связи с наличием сквозных пазов в пластине в области стенки между каналами уменьшается площадь указанной стенки и ее сечение, что, как известно, снижает теплопередачу от одного потока другому через указанную стенку.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и удешевление производства.

Цель достигается тем, что в каждой пластине по внешнему или внутреннему контуру, или по обоим контурам прилегающих к пластине проставок выполнены лепестки, Лепестки вырублены из пластин и отогнуты по обе ее стороны в пространство каналов с чередованием направления отгиба. Проставки, расположенные между соседними пластинами в соответствии с указанными контурами, фиксируются лепестками. Лепестки на пластине могут иметь треугольную, прямоугольную или комбинированную форму, т.е, прямоугольную вблизи линии отгиба и треугольную в конечном участке. Пределы оптимальной длины лепестка составляют от

0,5 толщины проставки до суммы толщины проставки и пластины.

При длине лепестка за пределами минимальной фиксация может оказаться недостаточной; кроме того, слишком малый лепесток практически трудно отогнуть. Максимальный предлагаемый предел длины лепестка позволяет ему фиксировать не только проставку, но и дополнительно следующую за ней пластину, в отверстие которой от отогнутого в аналогичном направлении лепестка он входит, Дальнейшее увеличение длины лепестка не дает улучшения качества, а, напротив, приводит к слишком большому отверстию на пластине и загромождению канала, Выбор формы лепестка зависит от конкретных условий — толщины деталей, их пластичности и возможностей штамповки.

Например, при малой толщине пластин (менее 0 5 мм) треугольный лепесток с его малой площадью не обеспечит нужную жесткость фиксации; в этом случае лучше больший по площади при той же длине прямоугольный лепесток, При большей толщине пластины и, следовательно, большей ее жесткости, достаточно треугольного лепес гка. В случае необходимости максимального упрочнения пакета за счет длинных лепестков, фиксирующих и проставку, и ближайшую к ней пластину, наилучшей будет комбинированная форма лепестка, которая

1768913

"5

55 обеспечит и необходимую жесткость за счет прямоугольной своей части, и возможность легкого попадания треугольного конца лепестка в отверстие последующей пластины.

Указанные формы лепестков и пределы их длин позволяют выбрать наилучшую технологию изготовления для конкретных материалов и оборудования.

Изготовление отогнутых лепестков на пластинах можст произвсдиться на штампе и не вызывает затруднений, Проставки не нуждаются в дополнительной обработке, поверхность их контакта с пластиной лежит в одной плоскости и легко герметизируется, Сборка пакета может быть осуществлена однократно постепенным наращиванием количества чередующихся элементов до заданного размера пакета. Сечение стенки между каналами непрерывно и равно номинальному, Отверстия в пластинах, образованные при отгибе лепестков, являются дополнительно перфорацией, причем лепестки в пространстве канала способствуют турбулизации проходящего потока. Таким образом достигается дополнительный эффект — интенсификация теплообмена.

На фиг. 1 показана пластина теплообменника 1 с отверстиямл 2. Пунктирными линиями обозначены контуры проставок 3, прилегающих; пластине с двух сторон в пакете матричного теплообменника.

По внешнему контуру проставки на пластине выголнены вырубленные кромки, причем кромки 4 отогнуты вверх и фиксируют снизу проставку, находящуюся на пластине 1, а кромки 5 отогнуты вниз и фиксируют проставку, находящуюся по другую сторону пластины.

На фиг. 2 показана пластина 1 с крома"-,— ми, вырубленными по внутреннему контуру проставок, также с чередованлем направления отгиба в обе стороны, На фиг, 3 показана пластина 1 с кромками, часть которь х вырублена по внутреннему контуру проставок, а часть — по внешнему, Приведенные трл варианта расположения кромок равнозначны по своим основным функциям — фиксации проставок и пластин. Конкретный выбор варланта зависит ог удобства расположения деталей конкретнол формы и размеров. Кромки MGãóò быть прямоугольными или любой другой формы. При наличии в теплообменнике нескольких параллельных каналов, ограниченных проставками, все онл фиксируются аналогичным образом, В варианте фиг, 2 перфорация от отогнутых лепестков может полностью исключить необходимость какой-либо иной перфорации во внутреннем канале, На фиг, 4 показаны возможные формы отогнутых кромок: треугольная, прямоугольная и комбинированная, На фиг. 5 показан разрез собранного пакета теплообменника с пластинами 1, имеющими отверстия 2 (такая же перфорация и на внешней от проставки поверхности пластины, на фиг, не показана). Г1роставки 3 фиксируются сверху кромками 5, а снизу— кромками 4, Кромки имеют длину, большую, чем толщина проставок 3, поэтому концы кромок как 4, так и 5 входят в отверстия от кромок соседних пластин. Этим достигается полная одновременная фиксация пакета пр«его сборка.

Сопоставление предлагаемой конструкции с прототипом показывает, что она имеет следующие отличительные признаки: — на пластине выполнены кромки llo контуру проставок, — кромки отогнуты с чередованием по разные стороны пластины, — проставки ф ксируются относительно обеих прилегающих пластин между их встречно-напраьленными кромками. — кромки имеют оптимальную длину в пределах а- 0,5 толщины проставок до суммы толL,лн одной pàðû пласти-:а-проставка, — кромки имеют треугольную, прямоугольную или комбинированную форму

Анализ конструкций известных теплообменников показывает что ни один из указанных признаков в них не содержится

Известно лишь выполнение вырубленных элементов на пластине для интенсификации теплообмена, однако расположение этих элементов, их размер и форма не связаны функционально с проставками; указанные элементы не могут служить средством для взаимной фиксации пластин и проставок, что является основной задачей предлагаемой конструкции.

Предлагаемая конструкция позволяет упростлть изготовление матричного теплообменника, делает ненужным введение в пакет каких-либо стержней или направляющих для его сборки, что может снизить стоимость изготовления на 10 — 15%.

Появляется всэможность введения блочной сборки пакета, т.е. сборки в отдельности двух — трех — четырех блоков с последующим соединением их в одно целое простым наложением. При необходимости контроля сборки пакет можно разнять и снова сложить в любом его месте, не разбирая всех элементов последовательно от конца сборки до нужного места. Все это сказывается на качестве сборки, а, значит, на герметичности и надежности теплообменника.

1768913

„ф

55

Предлагаемая конструкция пластинчатого теплообменника собирается из отдельных своих элементов следующим образом, На пластину 1 накладывается проставка (или ряд проставок в соответствии с количеством каналов), затем накладывается следующая пластина и т,д. На пластинах предварительно выполнены выступы в виде кромок, отогнутых в разные стороны. Таким образом, каждая п роставка фиксируется встречно-нап равленными кромками двух соседних пластин, Одновременно этим самым фиксируются и пластины. В результате образуются каналы 1 и 11 для прохода теплообменивающихся потоков, Герметизация производится любым из известных способов; сдавливанием, склеиванием. пайкой, сваркой.

Формула изобретения

1. Пластинчатый теплообмен них, содержащий установленные с образованием каналов для прохода сред перфорированные пластины и расположенные между ними проставки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, отверстия перфорации, расположенные в зоне проставок, выполнены с поочередно отогнутыми в разные стороны от пластины кромками, рас5 положенными по внешнему и/или внутреннему контуру проставок, которые установлены между кромками отверстий смежных пластин, 2. Теплообменник по и. 1, о т л и ч а ю щ и й10 ся тем, чтодлина кромки отверстий перфорации лежит в интервале от половины толщины проставки до суммы последней и толщины пластины.

3. Теплообменник по пп. 1 и 2, о т л и ч а15 ю шийся тем, что кромки выполнены прямоугольнымии, 4. Теплообменник по пп. 1 и 2, о т л и ч аю шийся тем, что кромки выполнены треугольными.

20 5. Теплообменник по пп, 1 и 2, о тл и ч аю шийся тем, что кромки у основания выполнены прямоугольными и треугольными на периферии.

1768913

50

Составител ь >О. Ковал ь-Гук

Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор

Заказ 3635 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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