Пакет пластинчатого теплообменника
Использование: для отбора и утилизации тепла в различных отраслях народного хозяйства, Сущность изобретения: пакет теплообменника содержит размещенные между плоскими листами турбулизирующие вставки. Вставки установлены в шахматном порядке в соответствии с соотношениями St:So-1,5...2.5, S2iSo-8...10. где So- поперечный разрез вставок в миделевом сечении. Si, 82 - шаг установки вставок в поперечном и продольном к потоку направлениях. 2 ил.
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5005451/06 (22) 14.10.91 (46) 07,09,93. Бюл. N 33-36 (76) Кернерман Э.Я., Винокуров В.Л., Вебер
Ю.П. (54) ПАКЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА (57) Использование: для отбора и утилизации тепла в различных отраслях народного
Изобретение относится к пластинчатым теплообменникам, работающим в широком диапазоне температур и режимов течения теплоносителей. и может быть использовано в любых отраслях народного хозяйства для отбора и утилизации тепла, Известно изобретение "Пластинчатый теплообменник" (патент СССР № 210775, кл.
F 28 О 9/00, 1969 г.), в котором пластины теплообменника имеют дистанирующие выступы, расположенные в углах квадрата и предназначенные для изменения величины проходных каналов. образуемых смежными пластинами. Также известно изобретение
"Пластинчатый пластмассовый теплообменник" (авт. сеид. НРБ N 37343,,кл. F 28 О
9/00, 1964 г.). пластины которого имеют выступы, расположенные в шахматном порядке по высоте зазора. Эти выступы предназначены для повышения жесткости пластин при их упаковке в пакет. Известные пластинчатые теплообменники, содержащие плоские теплообменные пластины с расположенными между ними турбулиэа„„RU„„ 2000534 С
S>:So-1,5...2.5, Sz;Sp-8„,10, где $о- поперечный разрез вставок в миделевом сечении, Si, Sz — шаг установки вставок в поперечном и продольном к потоку направлениях. 2 ил, торами. Так в изобретении "Пакет пластинчатого теплообменника" (авт. сеид. СССР ¹ Д„) 661229, кл. F 28 F 3/02, 1979 г.), гофрированные вставки между теплообменными пластинами имеют перегородки с турбулизаторами. Недостатками таких теплообменников являются сложность изготовления, большое сопротивление движению теплообменным средам эа счет конструкции () турбулизаторов. Конструкция теплообмен-, С) ника (авт. сеид. СССР N. 378700, кл. F 28 F () 3/02, 1973 г.), требует большую высоту кана- (л ла для размещения ребер на пластинах и оребрении, что ведет к большим габаритам, кроме того, наличие сплошных ребер на по- 1+ верхности пластин и оребрении приводит к () образованию застойных зон, ! Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является теплообменник с теплообменными плоскостями, сконструированными иэ жестяных элементов (ГДР, AP 204310 F 28 О 9/02, 1982 г. — прототип). Согласно изобретению теплообменные пластины снлбжень 2000534 Е = О/Я. Si/Яо = 1,5-2,5 Sz/So = 8-10 (2) 45 55 точечными утолщениями, расположенными по всей поверхности пластин в стохастическом порядке, высота турбулиэирующих утолщений равна зазору между пластинами. Недостатками устройства по прототипу является расположение турбулизирующих выступов стохастически, отсутствие сведений по их расположению с целью оптимизации теплообмена за счет турбулизации, кроме того, малые размеры (точечные) турбулизаторов не способствуют турбулизации потока при обтекании этих элементов. Цель изобретения — повышение теплоэнергетической эффективности пластинчатых теплообменников с турбулизаторами. Цель достигается тем, что между пластинами теплообменника устанавливаются в шахматном порядке по всей высоте зазора турбулизаторы в виде тел плохообтекаемой формы так, что поперечный размер турбулизаторов и шаг их размещения связаны соотношениями. где So — поперечный размер турбулизатора в миделевом сечении; á — шаг установки турбулизаторов в поперечном к потоку направлении; S2 — шаг установки турбулиэаторов в продольном к потоку направлении. При движении потока жидкости или газа по каналам пластинчатых теплообменников интенсивность теплообменника эа турбулиэаторами возрастает как при ламинарном, так и при турбулитном течении (эа исключением области при малых значениях числа Рейнольдса и малых высот каналов, при которых за препятствиями образуются застойные зоны). Однако всякий рост интенсивности теплоотдачи сопровождается ростом энергетических затрат на перемещение теплоносителя по каналам с турбулизаторами. Поэтому не всякое увеличение интенсивности теплообмена экономически оправдано, Если рост энергетических затрат происходит интенсивнее, «ем рост теплообмена, то такая интенсификация становится нецелесообразной. Эффективность теплообменной поверхности оценивается энергетическим коэффициентом Е, который представляет собой отношение количества преданной теплоты О к работе А, затраченной на перемещение теплоносителя: При соотношении $1/Sp <1.5 эа препятствием (турбулизатором) образуется устойчивая застойная область и интенсивность теплообмена падает при одновременном росте сопротивления в канале. При превышении верхнего предела (S1/So>2,5) интенсивность теплообмена наблюдается в относительно малой зоне непосредственно за препятствием, а остальная теплообменная поверхность не интенсифицируется, В пределах границ, установленных соотношением (1) застойные эоны уже не образуются, и вихревые процессы охватывают всю область движения потока, При соотношении S>/Sp <0 образующиеся эа турбулизатором вихри затормаживаются последующим (близком расположенным) препятствием, и интенсивность теплообмена уменьшается вплоть до образования застойных эон. Гидравлические потери, наоборот, увеличиваются эа счет частого расположения препятствий по ходу движения теплоносителя. При превышении верхней границы (S2/Sp>10) образующаяся вихревая зона схватывает только часть длины канала между последовательно расположенными препятствиями, а остальная часть работает беэ интенсификации теплообмена. В пределах границ, установленных уравнением (2), зона занимает весь участок канала двумя последовательно расположенными препятствиями, не затормаживается процесс выхреобразования и создаются оптимальные условия для интенсификации теплообмена при минимальных энергетических загратах на перемещение теплоносителя. При проведении патентно-информационного поиска не были обнаружены технические решения, содержащие признаки, являющиеся отличительными в заявляемом техническом решении, поэтому можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия". На фиг, 1 изображен общий вид теплообменника; на фиг, 2 — расположение турбулиэаторов, Пакет теплообменника содсржит входные 1 коллекторы для первичного и вторичного теплоносителя и выходные 2, плоские пластины 3 и 4. образующие попарно чередующиеся между собой каналы для движения первичного и вторичного теплоносителей, размещенные между пластинами турбулиэаторы 5 в виде плохообтекаемых тел. В качестве турбулиэаторов 2000534 могут быть установлены цилиндрические шайбы, полуцилиндры. квадратные и прямоугольные пластины и s,ä. Высота чурбулизатора равна расстоянию между пластинами. Шаг установки турбулизаторов определен соотношениями (1) и (2). Боковые стенки каналов ооразованы брусками 6, расположенными по краям пластин, Пакет стянут при помощи шпилек 7, проходящих через тело бруска 6, а также через определенное количество турбулизаторов, расположенных строго друг под другом. Устройство работает следующим образом, Первичный и вторичный теплоносители подаются во входные коллекторы 1 и 2 и движутся по противоположной или перекрестной схеме по сменным каналам, Перед каждым рядом турбулизаторов потоки ускоряются, а за препятствием происходит отрыв потока с образованием "вихревой дорожки", т,е. последовательно расположенных со смещением относительно друг друга вихрей, Вихри перемещаются по потоку, удаляясь от препятствия, а на их месте возникают новые вихреобраэооания, Этот процесс сопровождается разрушением гидродинамического и теплового пограничных слоев на пластинах 4 и 3 и, кэк следствие, интенсификацией теплообмена, При выполнении ограничений (1) и (2) область вихреобразовэния занимает все пространство между двумя последовательно расположенными турбулизаторэми, При подходе потока к следующему ряду турбулиэаторов весь процесс повторяется, Заявляемое техническое решен: и имеет следующие технико-зкономические преимущества. повышение теплознергетической эффективноСти т еплппбменника 5 за счет увеличения сьема теплоты при оптимальной скорости движения теплоносителей. и, кзк следствие уменьшения размеров. массы и стоимости теплообменника, кроме того, разъемная конгтрукция 10 пакета теплообменника улучшает его эксплуатационные характеристики, Формула Изобретения Пакет пластинчатого теплообменника, содержащий установленные с зазором меж15 ду собой плоские листы и размещенные между ни ли турбулизирующие вставки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения теплознергетической эффективности, вставки выполípны в виде плохообтекае20 мых тел и установлены в шахматном порядке в соответствии со следующими соОTIIОLIJеIIИЯМи: 25 5 - 1,5...2,5, —; — = 8...10, Sn где Sn — поперечный размер вставок в миде30 левом сечении; S< — шаг установки вставок в поперечном к потоку направлении; S2 — LLIAI установки вставок в продольно л к потоку направлении. 2000534 Составитель Э. Кернерман Техред М.Моргентал Корректор Н. Король Редактор Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Заказ 3075 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101
