Пластинчатый теплообменник
Владельцы патента RU 2419052:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ПРИИСК" (Первая Русская Инвестиционная Инженерно-Строительная Компания) (RU)
Изобретение относится к теплотехнике, а именно к пластинчатым теплообменным аппаратам, которые предназначены преимущественно для отопления жилых, производственных и подсобных помещений. Предложен теплообменник, содержащий пакет пластин, в каждой из которых выполнен, по меньшей мере, один ряд полых конусообразных выступов, причем выступы одной пластины входят в отверстия у основания выступов смежной пластины с образованием трубных полостей для прохождения через теплообменник одной из сред (например, горячей воды). Согласно изобретению на двух противоположных краях каждой пластины по всей их длине выполнены желобообразные выступы, причем желобообразные выступы одной пластины входят в углубления желобообразных выступов смежной пластины до плотного контакта их боковых поверхностей с образованием полостей между желобообразными выступами на противоположных краях каждой пластины, которые герметизированы по краям пластины и предназначены для прохождения в зазоре между пластинами второй среды, участвующей в теплообмене со средой, проходящей по трубным полостям. Технический результат изобретения состоит в создании теплообменника, в котором в одном корпусе используются две различные среды, участвующие в теплообмене друг с другом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к теплотехнике, а именно к пластинчатым теплообменным аппаратам.
Известен пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, в каждой из которых выполнен, по меньшей мере, один ряд полых конусообразных выступов, причем полые конусообразные выступы одной пластины входят в отверстия у основания полых конусообразных выступов смежной пластины с образованием трубной полости для прохождения через теплообменник одной из сред (см. патент RU 2116601, МПК F28F 3/08, 1998).
Недостатком известного теплообменника является то, что для его эффективной работы необходимо принудительно пропускать между пластинами теплообменника поток воздуха. Это усложняет систему отопления жилых или производственных помещений и удорожает ее эксплуатацию (наличие вентилятора, направителя потока и т.п.).
Наиболее близким к предлагаемому теплообменнику по совокупности существенных признаков является пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин прямоугольной формы, в каждой из которых выполнен, по меньшей мере, один ряд полых конусообразных выступов, причем полые конусообразные выступы одной пластины входят в отверстия у основания полых конусообразных выступов смежной пластины до обеспечения плотного контакта их боковых поверхностей с образованием трубной полости для прохождения через теплообменник одной из сред (см. патент RU 2272979, МПК F28F 3/08, 2006).
Этому теплообменнику, принятому за прототип, присущи те же недостатки, что и описанному выше аналогу.
Задача изобретения состояла в разработке такого пластинчатого теплообменника, в котором обеспечивается теплообмен между двумя средами, подаваемыми в теплообменник по отдельным полостям.
Указанная задача решается тем, что предложен пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин прямоугольной формы, в каждой из которых выполнен, по меньшей мере, один ряд полых конусообразных выступов, причем полые конусообразные выступы одной пластины входят в отверстия у основания полых конусообразных выступов смежной пластины до обеспечения плотного контакта их боковых поверхностей с образованием трубных полостей для прохождения через теплообменник одной из сред, в котором согласно изобретению на двух противоположных краях каждой пластины по всей их длине выполнены желобообразные выступы, причем желобообразные выступы одной пластины входят в углубления желобообразных выступов смежных пластин до плотного контакта их боковых поверхностей с образованием полостей между желобообразными выступами, которые герметизированы по краям каждой пластины и предназначены для прохождения в зазоре между смежными пластинами второй среды, участвующей в теплообмене со средой, проходящей по трубным полостям.
Благодаря наличию полостей между желобообразными выступами на каждой пластине, которые герметизированы по краям каждой пластины, в теплообменнике могут быть использованы две различные среды, одна из которых (например, теплоноситель) проходит по трубной полости, а другая (нагреваемая среда) проходит по полостям между желобообразными выступами.
Это является техническим результатом изобретения, который обеспечивает повышение эффективности отдачи тепла от теплоносителя к нагреваемой среде.
Другим отличием теплообменника является то, что желобообразные выступы выполнены по тем краям прямоугольных пластин, которые имеют наибольшую длину.
Еще одним отличием теплообменника является то, что высота желобообразных выступов равна высоте полых конусообразных выступов.
В числе отличий теплообменника следует отметить то, что угол наклона боковых поверхностей желобообразных выступов равен углу наклона боковых поверхностей полых конусообразных выступов.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен фрагмент предлагаемого теплообменника в поперечном разрезе.
На фиг.2 представлен вид на пластину теплообменника в плане.
Теплообменник содержит пакет стальных пластин 1 прямоугольной формы. В каждой из пластин 1 выполнен, по меньшей мере, один ряд полых конусообразных выступов 2. Полые конусообразные выступы 2 одной пластины входят в отверстия 3 у основания полых конусообразных выступов 2 смежной пластины до обеспечения плотного контакта их боковых поверхностей 4 и 5. При том внутренние полости полых конусообразных выступов 2 образуют трубную полость 6 для прохождения через теплообменник одной из сред (горячая вода, пар, масло и т.п.). На двух противоположных краях каждой пластины 1 выполнены желобообразные выступы 7, размещенные по всей длине пластины 1. Желобообразные выступы 7 одной пластины 1 входят в углубления 8 желобообразных выступов 7 смежной пластины 1 до плотного контакта их боковых поверхностей 9. При этом между желобообразными выступами 7, расположенными на противоположных краях каждой пластины 1, образуется полость 10, которая герметизирована по краям пластины 1 за счет плотного прилегания боковых поверхностей 9 входящих друг в друга желобообразных выступов 7. Эта полость 10 служит для пропускания через теплообменник второй среды, участвующей в теплообмене со средой, проходящей по трубным полостям 6, образованным входящими друг в друга полыми конусообразными выступами 2.
После сборки пластины в пакет (фиг.1) его погружают в ванну с припоем-пастой «Малахит», содержащей порошок мелкого помола с углекислой медью, разведенный водой. Пакет, покрытый пастой, после извлечения из ванны сушат и помещают в конвейерную проходную печь с восстановительной средой. При температуре 1100-1150°С углекислая медь разлагается до окислов меди, которые восстанавливаются до чистой меди. Расплав чистой меди заполняет все самые мелкие зазоры между пластинами. Получается монолитная структура, абсолютно герметичная, которая выдерживает давление в трубной полости до 200 атм и выше. В качестве второй среды, пропускаемой через полости 10, может использоваться воздух. При этом теплообменник устанавливается, например, в жилом помещении так, чтобы полости 10 располагались вертикально. В этом случае теплообменник выполняет роль конвектора.
В качестве второй среды может использоваться и другая жидкость, отличная от жидкости (или пара), пропускаемой по трубной полости 6. При этом, поскольку жидкость (или пар), пропускаемая по трубной полости 6, прогревает пластины 1, тепло от пластин передается жидкости в полостях 10. При этом теплообмен проходит очень эффективно в рамках единого корпуса теплообменника.
Теплообменник работает следующим образом.
В рабочем положении теплообменник устанавливают так, чтобы полости 10 между пластинами 1 располагались в вертикальной плоскости. Жидкий теплоноситель (нагретая вода, масло и т.п.) подают в теплообменник по трубным полостям 6, к которым подведены соответствующие трубопроводы (не показаны). При этом пластины 1 приобретают температуру теплоносителя. Находящийся в полостях 10 между пластинами 1 воздух нагревается и поднимается вверх, подсасывая снизу холодный воздух. Таким образом, в полостях 10 между пластинами 1 создаются конвективные потоки воздуха, которые поступают в отапливаемое помещение, быстро прогревая его. Этим самым повышается эффективность обогрева жилых или производственных помещений, в которых устанавливается предлагаемый теплообменник.
1. Пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин прямоугольной формы, в каждой из которых выполнен, по меньшей мере, один ряд полых конусообразных выступов, причем полые конусообразные выступы одной пластины входят в отверстия у основания полых конусообразных выступов смежной пластины до обеспечения плотного контакта их боковых поверхностей с образованием трубных полостей для прохождения через теплообменник одной из сред, отличающийся тем, что на двух противоположных краях каждой пластины по всей их длине выполнены желобообразные выступы, причем желобообразные выступы одной пластины входят в углубления желобообразных выступов смежной пластины до плотного контакта их боковых поверхностей с образованием полостей между желобообразными выступами, которые герметизированы по краям каждой пластины и предназначены для прохождения в зазоре между смежными пластинами второй среды, участвующей в теплообмене со средой, проходящей по трубным полостям.
2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что желобообразные выступы выполнены по краям прямоугольных пластин, имеющим наибольшую длину.
3. Теплообменник по п.1 или 2, отличающийся тем, что высота желобообразных выступов равна высоте полых конусообразных выступов.
4. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что угол наклона боковых поверхностей желобообразных выступов равен углу наклона боковой поверхности полых конусообразных выступов.
