Пластинчатый теплообменник

 

Изобретение предназначено для применения в области теплоэнергетики. Пластинчатый теплообменник включает штампованные пластины в виде сферообразных выступов и впадин и плоские пластины между ними, уплотнение по периметру штампованных пластин, причем выступы имеют одинаковую высоту над плоскостью пластины и выполнены чередующимися, а сами пластины установлены между нажимными плитами со стяжками, кроме того, теплообменник содержит защитные патрубки, приваренные к плоским пластинам, соприкасающимся с нажимными плитами. Изобретение позволяет снизить гидравлическое сопротивление потоку теплоносителя, обеспечить надежную герметизацию уплотнений, повысить интенсивность теплопередачи. 4 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к пластинчатым теплообменникам, и может быть использовано для нагрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения, а также в тепловых системах котельных и других теплоиспользующих установок за счет тепла горячего теплоносителя (горячая вода тепловых сетей, ТЭЦ, индивидуальных котельных и т.п.).

Известна конструкция пластинчатого теплообменника, содержащего теплообменнуто поверхность в виде гофрированных пластин с выступами и впадинами в виде трапеций, а также уплотнения, размещенные по периметру пластин. При этом боковые стороны гофр выполнены разной длины, а их основания имеют поперечный уклон вдоль всей длины гофр и противоположно направлены в смежных пластинах (патент 462355, МПК F 28 f 3/04).

Недостатком данной конструкции является повышенное гидравлическое сопротивление потоку теплоносителя, возможная неравномерность тепловой нагрузки поверхности, сложная технология изготовления пластин.

Известна конструкция теплообменника, пластина которого имеет гофры в виде чередующихся выступов и впадин, контактирующие при сборке в пакете с гофрами смежных пластин, имеющими другое направление выступов и впадин (патент 467527, МПК F 28 f 3/08 - прототип).

Недостатком данной конструкции также является повышенное гидравлическое сопротивление, что увеличивает возможность засорения теплообменника продуктами коррозии, а также неизбежное соприкосновение гофр приводит к ослаблению уплотнительного соединения между пластинами.

Заявляемое решение позволяет избежать указанных недостатков, позволяет снизить гидравлическое сопротивление потоку теплоносителя, обеспечить надежную герметизацию уплотнений за счет применения в пакете наряду со штампованными пластинами плоских пластин, обладающих повышенной гибкостью, так как усилие обжатия неизбежно замыкается через уплотнительные поверхности без уменьшения прочности пакета в целом, существенно упростить технологию изготовления пластин, повысив при этом срок их службы. За счет подбора толщины плоских и штампованных пластин повышается интенсивность теплопередачи, что приводит к повышению экономичности теплообменника.

Предложен пластинчатый теплообменник, включающий нажимные плиты со стяжками, между которыми установлены штампованные пластины в виде чередующихся выступов и впадин с уплотнениями, размещенными по периметру пластин, при этом между штампованными пластинами установлены плоские пластины, выступы и впадины штампованных пластин выполнены сферообразными, а выступы имеют одинаковую высоту над плоскостью пластины. Кроме того, к плоским пластинам, соприкасающимся с нажимными плитами, приварены защитные патрубки, а толщина плоских и штампованных пластин выбирается исходя из одинаковых характеристик теплообмена.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображена принципиальная схема теплообменника, на фиг.2 - разрез А-А - штампованная пластина с уплотнениями, на фиг.3 - плоская пластина с патрубками, на фиг.4 - плоская пластина.

Пластинчатый теплообменник включает нажимные плиты 1, 2, на которых расположены подводящие 3, 4 и отводящие 5, 6 теплоноситель патрубки. С нажимными плитами 1, 2 соприкасаются плоские пластины 7. Между нажимными плитами 1, 2 установлены штампованные пластины 8 в виде чередующихся выступов и впадин с уплотнениями 9, размещенными по периметру пластин, с отверстиями для входа и выхода теплоносителя. Уплотнения 9 крепятся с обеих сторон пластин 8 по периметру пластин и периметру соответствующих отверстий, образуя таким образом каналы для противоточного движения теплоносителей. Между штампованными пластинами 8 установлены плоские пластины 10. При этом все пластины и уплотнения при помощи стяжек 11 зажаты между нажимными плитами 1, 2, чем достигается герметичность всего теплообменника. Выступы и впадины штампованных пластин 8 выполнены сферообразными, при этом выступы имеют одинаковую высоту над плоскостью пластины. К плоским пластинам 7, соприкасающимся с нажимными плитами 1, 2, приварены защитные патрубки 12, обеспечивающие надежную защиту от коррозии нажимных плит со стороны теплоносителей. Толщина плоских 10 и штампованных 8 пластин выбирается исходя из одинаковых характеристик теплообмена за счет чего достигается близость их полных термических сопротивлений даже при большей поверхности теплообмена у штампованных пластин.

При работе теплообменника охлаждающая и греющая среды поступают через подводящие патрубки 3 и 4 соответственно и патрубки 12 плоских пластин 7 в коллекторы, которые образуют отверстия, расположенные в углах пластин 8, 10 и элементы уплотнений 9. В месте входа греющей или охлаждающей среды из коллектора в свой рабочий объем уплотнение 9 разомкнуто. Рабочие объемы со стороны каждой из сред образованы плоскими пластинами 7 или 10 и штампованными пластинами 8 со сферообразными выступами и впадинами и с уплотнениями 9. Рабочие объемы представляют собой систему параллельных каналов. Охлаждающая и греющая среды движутся в параллельных каналах в направлениях, которые показаны стрелками на фиг. 2, разрез А-А. При движении в каналах в присутствии искусственных гидравлических сопротивлений - сферообразных выступов и впадин - потоки охлаждающей и греющей сред не могут стабилизироваться и интенсивно обмениваются теплом. Далее через отверстия в углах пластин 8, 10, которые расположены на одной диагонали со входными отверстиями и на уровне которых в месте выхода потока уплотнение 9 разомкнуто, среды поступают в соответствующие выходные коллекторы, конструктивно аналогичные входным, и через патрубки плоских пластин 7 и отводящие патрубки 5 и 6 отводятся из теплообменника.

Формула изобретения

Пластинчатый теплообменник, включающий штампованные пластины в виде сферообразных выступов и впадин, а также плоские пластины между ними, уплотнение по периметру штампованных пластин, причем выступы имеют одинаковую высоту над плоскостью пластины, отличающийся тем, что выступы на пластинах выполнены чередующимися, а сами пластины установлены между нажимными плитами со стяжками, кроме того, теплообменник содержит защитные патрубки, приваренные к плоским пластинам, соприкасающимся с нажимными плитами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4