Пластинчатый теплообменник

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано в системах теплоснабжения предприятий и объектов ЖКХ, а также в технологических и транспортных системах и установках. Изобретение заключается в том, что известный пластинчатый теплообменник, включающий в себя собираемые в пакет совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов и обжимных плит теплообменные пластины, имеющие отверстия, расположенные в угловых частях теплообменных пластин, снабжен вставками, расположенными между теплообменными пластинами, при этом теплообменные пластины являются плоскими, а вставки выполнены в виде спиралевидных пружин, ориентированных параллельно короткой стороне пластины. Технический результат - упрощение конструкции, снижение гидравлических потерь, повышение интенсивности теплообмена. 1 табл., 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к теплообменным аппаратам систем теплоснабжения предприятий и объектов ЖКХ, технологических систем и установок, транспортных систем и установок.

Известно устройство (патент РФ №2110030, опубл. 27.04.1998 г.), содержащее собираемые в блок совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов через прижимные пластины с фитингами теплообменные пластины, включающие основную теплообменную часть, расположенную между двумя распределительно-коллекторными частями, и отверстия, расположенные в угловых частях распределительно-коллекторных частей, для обеспечения притока и оттока охлаждаемой или нагреваемой жидкости или пара, рифления для расположения герметизирующих прокладок, рифления теплообменной части, рифления распределительно-коллекторных частей, рифления вблизи отверстий.

Недостатками аналога являются: сложность конструкции, увеличенные гидравлические потери, ограниченные возможности интенсификации теплообмена.

Известно устройство, выбранное за прототип (патент РФ №2351863, опубл. 10.04.2009 г.), содержащее собираемое в блок совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов через прижимные пластины с фитингами теплообменные пластины, включающие основную теплообменную часть, расположенную между двумя распределительно-коллекторными частями, и отверстия, расположенные в угловых частях распределительно-коллекторных частей, для обеспечения притока и оттока охлаждаемой или нагреваемой жидкости или пара, рифления для расположения герметизирующих прокладок, рифления вблизи отверстий, выполненные с переменным шагом и с переменной пологостью, причем рифления распределительно-коллекторных частей соседних теплообменных пластин эквидистантны, рифления для расположения герметизирующих прокладок.

Недостатками прототипа также являются сложность конструкции, увеличенные гидравлические потери, ограниченные возможности интенсификации теплообмена.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в упрощении конструкции, снижении гидравлических потерь, повышении интенсивности теплообмена.

Сущность изобретения заключается в том, что известный пластинчатый теплообменник, включающий в себя собираемые в пакет совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов и обжимных плит теплообменные пластины, имеющие основную теплообменную часть и отверстия, расположенные в угловых частях теплообменных пластин, снабжен вставками, расположенными между теплообменными пластинами, при этом теплообменные пластины являются плоскими, а вставки выполнены в виде спиралевидных пружин, ориентированных параллельно короткой стороне пластины.

На фиг.1 представлен общий вид пластинчатого теплообменника.

На фиг.2 показано расположение вставок в виде спиралевидных пружин между теплообменными пластинами в теплообменнике.

Предлагаемое устройство содержит пакет 1 (фиг.1) плоских теплообменных пластин 2 (фиг.1, 2), имеющих основную теплообменную часть 3, вместе с герметизирующими прокладками 4 (фиг.2), соединенных друг с другом посредством стягивающих элементов 5 (фиг.1) через обжимные плиты 6 (фиг.1).

На плоских теплообменных пластинах 2 (фиг.2) в угловых частях расположены отверстия 7 (фиг.2) для прохождения греющего и нагреваемого теплоносителей.

Между плоскими теплообменными пластинами 2 (фиг.2) размещены вставки 8 (фиг.2) в виде спиралевидных пружин, которые ориентированы параллельно коротким сторонам теплообменных пластин 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В пластинчатом теплообменнике передача тепла от одной среды (греющего теплоносителя) к другой среде (нагреваемому теплоносителю) происходит через плоские теплообменные пластины 2 (фиг.2), которые в совокупности со вставками 8 (фиг.2) в виде спиралевидных пружин образуют поверхность теплообмена.

Рабочие среды в теплообменнике движутся в щелевых пространствах 9 (фиг.2) между соседними теплообменными пластинами. Щелевые пространства 9 для греющего и нагреваемого теплоносителя чередуются между собой.

Результаты испытаний предлагаемого устройства подтвердили достижение заявленного технического эффекта: снижение гидравлических потерь, повышение интенсивности теплообмена.

Было проведено сравнение поверхностей теплообмена по теплогидравлическим характеристикам предлагаемого устройства с выпускающимся в настоящее время промышленным теплообменником типа ТПлР-S4A IS-8TL-16, содержащим 8 гофрированных пластин толщиной 0,5 мм каждая с площадью поверхности теплообмена 0,25 м2. Ниже приведена таблица, представляющая результаты сравнения поверхностей теплообмена по теплогидравлическим характеристикам предлагаемого устройства и упомянутого выше промышленного образца упомянутого теплообменника.

Таблица
ρw, кг/(м2с) ΔРсп, Па ΔРТПлР, Па αсп, Вт/(м2К) αТПлР, Вт/(м2К) (ΔР/α)сп, Па/(Вт/м2К) (ΔР/α)ТПлР, Па/(Вт/м2К)
40 21,0 463,7 2578,9 3535,5 0,008 0,131
50 33,1 664,3 2974,8 4042,0 0,011 0,164
80 86,4 1416,5 4018,9 5358,8 0,022 0,264
100 136,3 2029,3 4635,8 6126,6 0,029 0,331
150 312,0 3899,9 6009,3 7814,0 0,052 0,499
200 561,4 6199,2 7224,1 9286,1 0,078 0,668
250 885,4 8881,1 8333,1 10616,5 0,106 0,837
300 1284,7 11913,5 9364,4 11843,8 0,137 1,006
400 2311,6 18937,7 11257,5 14075,1 0,205 1,345
500 3645,8 27130,5 12985,7 16091,6 0,281 1,686

Сравнение выполнено при следующих условиях:

температура теплоносителя t=68°С;

плотность ρ=980 кг/м3;

теплопроводность λ=0,67 Вт/(м·К);

кинематическая вязкость v=4,3·10-7 м2/с;

Pr=2,62.

Примечания:

- w - скорость течения теплоносителя в щелевых пространствах между плоскими теплообменными пластинами, м/с;

- индекс «сп» означает, что теплогидравлические характеристики относятся к предлагаемому устройству со вставками в виде спиралевидных пружин;

- индекс «ТПлР» означает, что теплогидравлические характеристики относятся к промышленному теплообменнику типа ТплР-S4A IS-8TL-16.

Пример сравнения поверхностей теплообмена по теплогидравлическим характеристикам.

Рассмотрим коэффициент теплоотдачи αсп=12985,7 Вт/(м2К). Этому значению соответствуют ΔРсп=3645,8 Па и (ΔР/α)сп=0,281 Па/(Вт/м2К).

Рассмотрим αТПлР=11843,8 Вт/(м2К), который является ближайшим по величине к выбранному αсп=12985,7 Вт/(м2К). Этому значению соответствуют ΔРТПлР=11913,5 Па и (ΔР/α)ТПлР=1,006 Па/(Вт/м2К).

Вывод: гидравлические потери предлагаемого устройства со вставками в виде спиралевидных пружин, как и отношение ΔР/α оказались существенно ниже, чем у рассматриваемого промышленного теплообменника, что доказывает его преимущество перед рассматриваемым промышленным образцом.

Сравнение (ΔР/α)сп=0,281 Па/(Вт/м2К) с ближайшим по значению (ΔР/α)ТПлР=0,264 Па/(Вт/м2К), которому соответствует αТПлР=5358,8 Вт/(м2К) меньше αсп=12985,7 Вт/(м2К), дополнительно доказывает преимущества предлагаемого устройства со спиральными вставками перед рассматриваемым промышленным образцом.

Реализация изобретения позволит превысить существующий технический уровень данного вида техники в стране и за рубежом по следующим показателям:

1) повысить тепловую мощность, передаваемую в теплообменнике (поверхностью теплообмена) при равных гидравлических потерях или снизить гидравлические потери при равной тепловой мощности;

2) упростить технологию изготовления теплообменника, что позволит использовать отечественные материалы и оборудование при снижении затрат на их изготовление.

Пластинчатый теплообменник, включающий в себя собираемые в пакет совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов и обжимных плит теплообменные пластины, имеющие основную теплообменную часть, и отверстия, расположенные в угловых частях теплообменных пластин, отличающийся тем, что он снабжен вставками, расположенными между теплообменными пластинами, при этом теплообменные пластины являются плоскими, а вставки выполнены в виде спиралевидных пружин, ориентированных параллельно короткой стороне пластины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению и оптимизации химической реакции в открытом реакторе пластинчатого типа. .

Изобретение относится к смесительному устройству теплообменника и может быть использовано для химического синтеза, для получения агрохимических веществ и биохимических веществ, в пищевой промышленности.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках компактных радиаторов. .

Изобретение относится к конструкциям пластинчатых теплообменников и может быть применено для использования тепла вторичных энергоресурсов. .

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплопередающим поверхностям, и может быть использовано при изготовлении теплообменных поверхностей. .

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменникам пластинчатого типа и способам их изготовления. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в любых отраслях техники для нагрева или охлаждения жидких или газообразных сред, а также в качестве испарителей и конденсаторов.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в любых отраслях техники для подогрева или охлаждения жидких или газообразных сред, в том числе для газотурбинных установок.

Изобретение относится к газотурбостроению и может быть применено в рекуператорах. .

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к пластинчатому теплообменнику с пакетом пластин, содержащим множество теплообменник пластин, которые уложены друг на друга

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменниках для ядерных реакторов

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при изготовлении разборных пластинчатых теплообменников

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для утилизации тепловых отходов, в частности для утилизации дымовых газов

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках

Изобретение относится к теплообменникам, в частности к воздушным охладителям кислородно-водородной смеси для газопламенной обработки металлов, полученной электролизом воды в электролизно-водном генераторе

Изобретение относится к секционной теплообменной пластине, секционному проточному модулю или секционному пластинчатому реактору, который содержит одну или более теплообменную секцию и один или более регулирующий вентиль, при этом регулирующие вентили соединены с входом каждой теплообменной секции или соединены с выходом каждой теплообменной секции, или соединены с вводом и с выходом каждой теплообменной секции, причем каждая теплообменная секция находится под углом 90° относительно основного направления потока для технологического потока, по меньшей мере, в одной проточной пластине или относительно основного направления потока для технологического потока в упомянутом секционном проточном модуле, или относительно основного направления потока для технологического потока в упомянутом секционном пластинчатом реакторе

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано в системах теплоснабжения предприятий и объектов ЖКХ, а также в технологических и транспортных системах и установках

Наверх