Пластинчатый щелевой теплообменник

 

Использование: в теплообменных аппаратах. Сущность изобретения: в корпусе пластинчатого щелевого теплообменника параллельно установлены теплообменные элементы в виде сдвоенных с образованием полостей пластин. На одной паре противоположных граней корпуса расположены патрубки для одной из теплообменивающихся сред, на другой паре противоположных граней - окна для подвода и отвода другой теплообменивающейся среды. Окна герметично закрыты съемными крышками. Пластины установлены консольно на внутренних поверхностях крышек. На их наружных поверхностях расположены собирающие и раздающие коллекторы, сообщающиеся с полостями сдвоенных пластин. 5 ил.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной, пищевой, молочной и других отраслях народного хозяйства.

Известен пластинчатый щелевой теплообменник, состоящий из ряда параллельных гофрированных пластин, которые имеют проходы для потока во всех четырех углах и закрепляются на раме, которая служит опорой для втулок и патрубков, протянутых через проходы в пластинах и присоединенных к внешнему трубопроводу для подвода двух теплоносителей (Справочник по теплообменникам. В 2-х т. /Пер. с англ. под редакцией О.Г. Мартыненко и др. М. Энергоатомиздат, 1987, Т. 2, с. 81-82). Пластины прижимаются к фиксированной боковой крышке рамы с помощью другой боковой крышки, а крышки закрепляются боковыми болтами. На пластинах установлены прокладки, которые предназначены для устранения внутренних перетечек и направления потока (как правило, противотока) через относительно узкие проходы между чередующимися парами теплопередающих пластин. Проточные части обоих контуров собраны по последовательной схеме.

Недостатками указанного устройства являются наличие большого количества фигурных резиновых прокладок, недостаточно эффективное использование теплопередающей поверхности пластин (в теплообмене участвует примерно 65% их поверхности), трудоемкость сборки и разборки при чистке теплообменника. Кроме того, наличие в теплообменнике последовательной схемы организации течения теплоносителя приводит к его неработоспособности при выходе из строя или закупоривании даже одной из пластин.

Наиболее близким к предлагаемому является пластинчато-ребристый теплообменник, состоящий из металлических листов, отделенных руг от друга поочередно металлическими листами и перегородками (Справочник по теплообменникам. В 2 т./Пер. с англ под редакцией О.Г. Мартыненко и др. М. Энергоатомиздат, 1987. Т. 2, с. 8, Т. 1, с. 75). Вход и выход теплоносителя осуществляется через патрубки с перегородкой для предотвращения попадания одного теплоносителя в каналы, предназначенные для движения другого теплоносителя. Гофрированные листы, перегородки и боковые крепления собирают вручную, надежно затягивают с помощью зажимного устройства и затем запаивают твердым припоем. В данном теплообменнике проточные части контуров теплоносителя организованы по параллельной схеме.

Недостатком теплообменника является невозможность его разборки и их механической очистки.

Задача изобретения возможность быстрой разборки и сборки теплообменника при проведении его механической чистки и существенная экономия уплотнительных материалов.

Для решения данной задачи предложен пластинчатый теплообменник, состоящий из систем параллельных друг другу полых пластин, подводящих и отводящих патрубков, уплотнений и стяжек, дополнительно снабженный герметичным корпусом в виде прямоугольного параллелепипеда, имеющего на двух противоположных гранях окна, закрытые съемными крышками, у которых на внутренних поверхностях закреплена система полых пластин, а на наружных поверхностях раздающий и собирающий коллекторы. Также предложено внутренние полости пластин и коллекторов соединить между собой.

На фиг. 1 и 2 схематично изображены теплообменники соответственно с двумя и с одной парой раздающих и собирающих коллекторов в разобранном состоянии; на фиг. 3 и 4 поперечные сечения теплообменников соответственно с двумя и одной парой раздающих и собирающих коллекторов в рабочем состоянии; на фиг. 5 вариант исполнения полой пластины.

Теплообменник содержит герметичный корпус 1 в виде прямоугольного параллелепипеда. На первой паре противоположных граней 2 корпуса 1 закреплены входные 3 и выходные 4 патрубки. На другой паре противоположных граней 5 имеются окна 6, которые в свою очередь герметично закрыты съемными крышками 7. На внутренних поверхностях съемных крышек 7 консольно закреплены полые пластины 8, а на их внешней поверхности раздающие 9 и собирающие 10 коллекторы. Пластины 8 представляют собой деталь, состоящую из двух плоских гофрированных поверхностей, образующих герметичную внутреннюю полость 11, имеющую на одном из торцов входной 12 и выходной 13 патрубки (каналы). В местах крепления пластин 8 к съемным крышкам 7 их внутренние полости 11 сообщены через патрубки (каналы) 12 и 13 соответственно с внутренними полостями раздающих 9 и собирающих 10 коллекторов. Наиболее предпочтительным вариантом теплообменника является сборка, в которой в рабочем состоянии полые пластины 8, закрепленные на одной из съемных крышек 7, введены в щелевые зазоры 14 между пластинами 8, расположенными на противоположной схемной крышке 7. Герметичность корпуса обеспечивается уплотнениями 15 между противоположными гранями 5 и съемными крышками 7 с помощью стяжек 16. Во втором варианте исполнения теплообменника (фиг. 2 и 4) раздающие 9 и собирающие 10 коллекторы расположены на одной из съемных крышек 7 и в рабочем состоянии коллекторы 9 и 10 сообщены через уплотнения 15 патрубками (каналами) 12 и 13 со свободными торцами пластин 8, закрепленных на противоположной съемной крышке 7.

Теплообменник работает следующим образом.

Рабочая среда первого контура из входного (входных) патрубка 3 поступает во внутреннюю полость корпуса 1, омывает внешнюю поверхность системы полых пластин 8 и через выходной патрубок 4 выводится из теплообменника. Рабочая среда второго контура из раздающих коллекторов 9 через входные патрубки (каналы) 12 одновременно поступает во внутренние полости 11 системы пластин 8 и через выходные патрубки (каналы) 13 попадает в собирающий коллектор 10 и выводится из теплообменника. В указанном контуре рабочей среды реализуется параллельная схема течения. При работе теплообменника происходит передача тепла от теплоносителя одного контура к теплоносителю другого контура за счет теплопередачи через стенки пластин 8. В теплообменнике возможно одновременное подключение раздающих коллекторов 9 к общему напорному патрубку и одновременное подключение собирающих коллекторов к общему отводящему патрубку.

Во второй конструкции теплообменника течение рабочей среды между щелевыми пластинами 8 не отличается от течения рабочей среды в теплообменнике первого типа. При этом рабочая среда другого контура из общего раздающего коллектора 9 через входные патрубки (каналы) 12 одновременно попадает в обе системы пластин 8 и, пройдя через их полости 11, одновременно через выходные патрубки (каналы) 13 поступает в собирающий коллектор 10 и выводится из теплообменника.

Формула изобретения

ПЛАСТИНЧАТЫЙ ЩЕЛЕВОЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус с установленными в нем параллельно теплообменными элементами в виде сдвоенных с образованием полостей пластин, при этом корпус выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, на одной паре противоположных граней которого расположены подводящие и отводящие патрубки для одной из теплообменивающихся сред, а на другой окна для подвода и отвода другой теплообменивающейся среды, отличающийся тем, что окна герметично закрыты съемными крышками, прикрепленными к корпусу через уплотнения стяжками, пластины закреплены консольно на внутренних поверхностях крышек, на наружных поверхностях каждой из которых расположены собирающие и раздающие коллектора, сообщающиеся с полостями сдвоенных пластин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5