Способ охлаждения двух потоков теплоносителя



Способ охлаждения двух потоков теплоносителя
Способ охлаждения двух потоков теплоносителя
Способ охлаждения двух потоков теплоносителя
Способ охлаждения двух потоков теплоносителя
Способ охлаждения двух потоков теплоносителя
Способ охлаждения двух потоков теплоносителя
Способ охлаждения двух потоков теплоносителя
Способ охлаждения двух потоков теплоносителя

 


Владельцы патента RU 2485428:

Кудрявцев Виктор Васильевич (RU)
Шлемова Татьяна Алексеевна (RU)

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В способе охлаждения двух потоков теплоносителя путем теплообмена с охлаждающим воздухом через теплообменную поверхность в многоходовом перекрестноточном теплообменнике оба потока охлаждаются в единой двухсекционной матрице теплообменника, при этом поток теплоносителя, имеющий более высокую входную температуру, предварительно охлаждается в первой секции матрицы, используя температурный потенциал выходящего потока охлаждающего воздуха, затем, смешиваясь с основным потоком теплоносителя, изменяя его входную температуру и повышая температурный напор, поступает во вторую секцию матрицы, где оба потока продолжают охлаждаться до необходимой температуры набегающим воздушным потоком при более высоком температурном напоре. Технический результат - повышение эффективности теплообменника и уменьшение гидравлического сопротивления воздушного тракта. 8 ил.

 

Изобретение относится к области теплотехники, к теплообменным аппаратам, в частности к способам охлаждения различных теплоносителей в теплообменных аппаратах, применяемых в теплосиловых установках.

Известны способы охлаждения масла («Самолет АН-12. Техническое описание». - М.: Оборонгиз, 1962, с.199; Воронин Г.И., Верба М.И. Кондиционирование воздуха на летательных аппаратах. - М.: Машиностроение, 1965, с.141; Воронин Г.И. Конструирование машин и агрегатов систем кондиционирования. - М.: Машиностроение, 1978, с.69; Авторское свидетельство СССР №1129852, кл. B64D 33/00) встречным потоком забортного воздуха в поршневых и газотурбинных двигателях авиационных объектов (самолетах, вертолетах). В одну полость теплообменника подается теплоноситель (масло), в другой движется охлаждающий воздух. Часто возникает необходимость охлаждения двух потоков масла, поступающих, например, от опор двигателя и редуктора. В этом случае в каждой линии масляного потока устанавливается воздухомасляный теплообменник, осуществляется отдельный подвод и отвод масла, организуется продувка теплообменников охлаждающим воздухом.

Недостатком указанного способа является необходимость распределения воздушного потока или дополнительная организация его во всех используемых теплообменниках и, следовательно, повышение общего гидравлического сопротивления и уменьшение возможности интенсификации теплообмена. При этом возникает необходимость в создании подводящих патрубков и фланцев крепления для каждого работающего теплообменника, увеличение воздухозаборника или мощности вентилятора.

Это влияет на один из важнейших параметров в авиации - суммарную массу системы охлаждения объекта.

Существуют различные типы рекуперативных пластинчатых теплообменников, принцип действия которых рассматривается в научной, учебной, справочной литературе.

Например (Проектирование авиационных систем. Под ред. Ю.М.Шустрова. - М.: Машиностроение, 2006, с.31, рис.2.7), приводится конструкция пластинчато-ребристого перекрестно-противоточного четырехходового топливовоздушного теплообменника для охлаждения горячего воздуха топливом. Поток топлива делает в теплообменнике четыре хода, взаимодействуя через гофрированные пластины с воздухом. Конструкция является объемной, так как состоит из четырех секций, что обычно требует значительного перепада давления воздуха в теплообменнике.

В «Справочник по теплообменникам» (том 2. Перевод с английского под ред. Б.С.Петухова и В.К.Шикова - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.103, рис.1) рассматривается теплообменник с тремя теплоносителями, конструкция которого состоит из большого числа проходов, собранных в повторяющиеся элементы. Такая конструкция имеет достаточно сложностей при проектировании и технологии исполнения. Задача проектирования включает анализ процессов теплопередачи в каждом отдельном пакете и затем корректировку результатов в соответствии с требованиями к общему потоку. При этом возможно увеличение поверхности теплообмена, так как существует влияние теплоносителей друг на друга по мере движения внутри теплообменника. Подобное усложнение конструкции для летательных аппаратов часто не является оправданным ни с точки зрения повышения эффективности, ни по другим техническим характеристикам.

Наиболее близким техническим решением является блок из двух воздухомасляных теплообменников (Техническое описание и инструкция по эксплуатации блока радиаторов воздушно-масляных 5349Т. НПО «Наука», 1972, с.5, рис.2), соединенных болтами. Каждый из теплообменников состоит из корпуса, крышек, термоклапанов, штуцеров стравливапия воздуха и заглушек. Горячее масло из масляных систем объекта поступает в теплообменники параллельно, сделав несколько ходов, передает тепло продувочному воздуху и возвращается в системы.

Недостатком такого блока является сложность и часто невозможность организации движения теплоносителей для интенсификации теплообмена со стороны воздуха, так как коэффициент теплопередачи в данном случае в большей степени определяется коэффициентом теплообмена со стороны воздуха, чем со стороны масла. Недоиспользование потенциала воздуха ведет к уменьшению эффективности блока и понижению суммарного теплосъема.

Цель изобретения - повышение эффективности теплообменника и уменьшение гидравлического сопротивления воздушного тракта.

Данная цель достигается тем, что в способе охлаждения двух потоков теплоносителя путем теплообмена с охлаждающим воздухом через теплообменную поверхность в многоходовом перекрестноточном теплообменнике оба потока теплоносителя охлаждаются в единой двухсекционной матрице теплообменника, при этом поток теплоносителя, имеющий более высокую входную температуру, предварительно охлаждается в первой секции матрицы, используя температурный потенциал выходящего потока охлаждающего воздуха, затем, смешиваясь с основным потоком теплоносителя, изменяя его входную температуру и повышая температурный напор, поступает во вторую (основную) секцию матрицы, где оба потока продолжают охлаждаться до необходимой температуры входящим в теплообменник набегающим воздухом при более высоком температурном напоре.

Предлагаемый способ реализован в конструкции воздухомасляного теплообменника для охлаждения масла, поступающего двумя самостоятельными потоками от опор и редуктора двигателя.

На фиг.1 изображена схема движения теплоносителей в теплообменнике, на фиг.2 - общий вид изготовленного с использованием предлагаемого способа воздухомасляного теплообменника; на фиг.3 - конструкция предлагаемого теплообменника, на фиг.4 - вид Б; на фиг.5 - разрез В-В; на фиг.6 - разрез А-А; на фиг.7 - комбинированная принципиальная схема теплообменника; на фиг.8 приведена зависимость теплосъема (Qм) от расхода воздуха (Gвоз) для предлагаемого теплообменника (кривые 1 и 2) и для прототипа (кривая 3).

Теплообменник состоит из двух секций-матриц 1 и 2, термостатического клапана 3, переливного клапана 4, клапана стравливания воздуха 5.

К матрицам 1 и 2 приварены крышки 6 и 7 и фланцы 8, 9. В крышке 6 имеется гнездо входа масла из опор 10, соединенное с трубопроводом 11, направляющим масло в матрицу теплообменника.

Во внутренней полости крышки 7 находятся клапаны 3, 4, 5, а также гнездо входа масла из редуктора 12 и гнездо выхода масла 13. В крышку 7 ввернуты заглушки 14 и 15. Герметичность заглушек 14 и 15 обеспечивается уплотнительными кольцами 16 и 17.

К крышке 7 винтами 18 крепится кран 19, предназначенный для слива масла.

Теплообменник на объекте крепится к раме воздухозаборника за фланец 8 болтами и к тягам за кронштейны 21 и 22 фланца 9. В кронштейнах имеются подшипники 23.

Горячее масло поступает в теплообменник двумя самостоятельными потоками: от опор и редуктора двигателя.

Охлаждение масла происходит за счет отдачи тепла через разделительные и гофрированные пластины продувочному воздуху, проходящему через вторую 2, затем через первую 1 секции матрицы теплообменника. В первой секции 1 доиспользуется температурный потенциал выходящего из теплообменника охлаждающего воздуха и при этом появляется возможность предварительного охлаждения масла, имеющего более высокую температуру на входе в теплообменник.

Масло от опор направляется в первую пластинчатую секцию 1 матрицы теплообменника, предварительно охлаждается потоком воздуха, прошедшим вторую секцию 2, выходит через собирающий коллектор во входную для второго потока теплоносителя (от редуктора) крышку 7, где перемешивается с потоком масла, поступающим от редуктора, изменяя входную температуру полученного общего потока.

Затем общий поток теплоносителя поступает во вторую секцию матрицы 2, которая может иметь несколько ходов (в нашем случае - два хода), и охлаждается до необходимой температуры входящим потоком воздуха. Температурный напор, при котором работает секция 2, повышен, что позволяет увеличить ее эффективность.

Общий поток теплоносителя выходит из матрицы в крышку 7.

В выходной крышке установлен терморедукционный клапан 3 для перепуска теплоносителя мимо матрицы теплообменника с входа на выход в случае необходимости.

Воздух, охладив общий поток теплоносителя, продолжает двигаться во второй секции 2 матрицы, взаимодействуя с первым потоком теплоносителя. Затем выходит из теплообменника через открытый фланец 9.

Эффективность предлагаемого технического решения выражается в повышении тепловой эффективности работы теплообменника из-за более полного использования температурного потенциала охлаждающего воздуха и повышения температурного напора. Теплосъем может быть повышен на 12% (фиг.8). Увеличение эффективности теплообменника позволяет уменьшить его габаритные размеры и, как следствие, уменьшить массу.

Получена возможность выполнения единой матрицы теплообменника большей компактности из-за отсутствия планок, проставок и мест крепления, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление воздушного тракта. Так как нет необходимости в камере смешения и дополнительных патрубках подвода и отвода потоков, может быть повышена и компактность всей системы охлаждения.

Способ охлаждения двух потоков теплоносителя путем теплообмена с охлаждающим воздухом через теплообменную поверхность в многоходовом перекрестноточном теплообменнике, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплообменника и уменьшения гидравлического сопротивления воздушного тракта, оба потока охлаждаются в единой двухсекционной матрице теплообменника, при этом поток теплоносителя, имеющий более высокую входную температуру, предварительно охлаждается в первой секции матрицы, используя температурный потенциал выходящего потока охлаждающего воздуха, затем, смешиваясь с основным потоком теплоносителя, изменяя его входную температуру и повышая температурный напор, поступает во вторую секцию матрицы, где оба потока продолжают охлаждаться до необходимой температуры набегающим воздушным потоком при более высоком температурном напоре.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и касается способа повышения теплопередающей способности пластинчатых теплообменников путем увеличения интенсивности теплоотдачи и площади поверхности теплообмена (Основной индекс МПК F28D 9/00).

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

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. .

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

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в холодильных аппаратах. .

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. .

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

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

Изобретение относится к теплообменникам

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественной подачей охлаждающего воздуха, содержащем кожух, с трубными досками и крышками, между которыми помещен пакет теплообменных пластин, которые формируют каналы для охлаждаемой и охлаждающей среды, в крышках устроены входные и выходные патрубки для входа и выхода теплообменивающихся сред, при этом кожух выполнен корытообразным, горизонтальным, с днищем и двумя торцами, представляющими собой нижнюю и две торцевые трубные доски, торцевые и верхние кромки корытообразного горизонтального кожуха, кромки торцевых и верхней крышек снабжены фланцевыми полосами, верхняя крышка выполнена с верхней трубной доской, каналы теплообменивающихся сред соединены с соответствующими отверстиями верхней и нижней трубных досок и торцевых трубных досок и направлены вертикально и горизонтально, а выходной патрубок охлаждающей среды (воздуха) соединен с вертикальной вытяжной трубой, снабженной дефлектором. Технический результат - повышение эффективности и надежности пластинчатого теплообменника с естественной подачей охлаждающего воздуха. 6 ил.

Представлена металлическая пластина для теплообмена, в которой сформированы углубления, имеющие глубину 5 мкм или более и составляющие 10% или менее от толщины металлической пластины. По меньшей мере в нижнем углу углубления в направлении толщины сформирована расщелина. Также представлен способ изготовления металлической пластины согласно изобретению. Изобретение позволяет создать металлическую пластину для теплообмена, которая способствует пузырьковому кипению и обладает чрезвычайно высокой теплопроводностью. 2 н. и 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к теплотехнике. Пластинчатый теплообменник содержит пакет пластин, образующих основные пространства между пластинами для основной среды и вспомогательные пространства - для вспомогательной среды, основной впуск и основной выпуск для основной среды, вспомогательный впуск и выпуск для вспомогательной среды. Измерительное устройство содержит пространство, содержащее измерительную среду, находящуюся под воздействием температуры вспомогательной среды. Дроссельный элемент, присоединенный к измерительному устройству, регулирует поток основной среды под действием измерительной среды. Пространство содержит первую часть пространства, ограниченную одной из пластин теплообменника, которая граничит с и находится в теплопередающем контакте с самым внешним вспомогательным пространством между пластинами, и вторую часть пространства, которая граничит с и находится в теплопередающем контакте со вспомогательным выпуском, расположенным дальше по потоку от вспомогательных пространств между пластинами. Технический результат - создание пластинчатого теплообменника с усовершенствованным измерительным устройством, обеспечивающим надлежащее и постоянное регулирование температуры вспомогательной среды. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Теплообменник содержит корпус с первым и вторым каналами для теплоносителей и сферические теплопередающие элементы, размещенные в сферических лунках. Каналы разделены теплопередающей поверхностью, входными и выходными патрубками первого канала, входными и выходными патрубками второго канала. Сферические теплопередающие элементы размещены в сферических лунках на теплопередающей поверхности и на внутренней поверхности корпуса. Изобретение позволяет улучшить теплоотдачу от разделяющей каналы теплообменника теплопередающей поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Пластинчатый теплообменник содержит несколько теплообменных пластин (1), обеспеченных рядом друг с другом, которые образуют первые межпластинчатые промежутки (3) и вторые межпластинчатые промежутки (4) в порядке чередования. Каждая вторая теплообменная пластина образует первичную пластину (V) и каждую вторую вторичную пластину (1''). Каждая теплообменная пластина продолжается в плоскости (p) протяженности и содержит область теплопередачи и крайнюю область вокруг области теплопередачи. Область теплопередачи содержит гофр из выступов (30) и впадин (40), каждый из которых продолжается в продольном направлении. Выступы имеют две крайние поверхности (31, 32) и опорную поверхность (33) между крайними поверхностями и с первой шириной (34) поперечно продольному направлению. Впадины имеют две крайние поверхности (41, 42) и опорную поверхность (43) между крайними поверхностями и со второй шириной (44) поперечно продольному направлению. Опорная поверхность впадин первичных пластин наклоняется относительно плоскости протяженности, и опорная поверхность выступов вторичных пластин наклоняется относительно плоскости протяженности. Технический результат - уменьшение размера точек и областей контакта между пластинами. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменников. В теплообменнике для использования в изотермическом химическом реакторе, имеющем несколько теплообменных пластин, каждая из которых включает первый и второй листы металла, образующие соответственно первую боковую поверхность и противоположную ей вторую боковую поверхность пластины, подающую линию теплоносителя и коллектор теплоносителя, и несколько внутренних проходов для теплоносителя между первым и вторым листами металла, причем первый и второй листы соединены по меньшей мере одним сварными швом, выполненным на первой боковой поверхности, а подающая линия теплоносителя и коллектор теплоносителя образованы подающим и коллекторным каналами и присоединены ко второму листу металла другими сварными швами, выполненными на упомянутой второй поверхности пластины. Технический результат - обеспечение изготовления пластины автоматизированным сварочным процессом, например лазерной сваркой. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к способу изготовления набора (40) пластин для теплообменника, образованного стопой пластин (41). Заявленный способ включает этапы, на которых уменьшают первоначальную толщину каждой пластины (41) посредством механической обработки оставляя на периферии пластины (41), по меньшей мере, один соединительный бортик (45) высотой, превышающей толщину пластины (41) после механической обработки, выполняют в центральной части пластины (41) гофры (42), накладывают пластины (41) парами друг на друга, соединяют находящиеся в контакте бортики (45) пластин (41) каждой пары сварным швом (50), укладывают пары пластин (41) друг на друга, располагая бортики (45) пар пластин (41) друг над другом, и соединяют находящиеся в контакте бортики (45) пар пластин (41) герметичным сварным швом (50), выполняя чередующееся наложение друг на друга открытых или закрытых концов входа или выхода указанной текучей среды. Технический результат - упрощение технологии изготовления, сокращение объема сварки. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчато-ребристых теплообменниках. Пластинчато-ребристый теплообменник содержит согнутый ребристый лист, содержащий ребра, причем ребристый лист содержит множество перфораций, причем такое множество перфораций расположено на ребристом листе в параллельных рядах, когда такой ребристый лист находится в несогнутом состоянии, причем такие параллельные ряды перфораций на ребристом листе содержат первое расстояние между параллельными рядами перфораций (S1), второе расстояние между последовательными перфорациями в параллельном ряду перфораций (S2), третье расстояние (или сдвиг) между перфорациями в смежных параллельных рядах перфораций (S3), и диаметр (D) перфорации, причем отношение первого расстояния между параллельными рядами перфораций к диаметру перфорации (S1/D) находится в диапазоне 0,75-2,0, и причем угол между ребрами и параллельными рядами перфораций меньше или равен пяти градусам (≤5°). Технический результат - улучшение геометрии перфорированного ребра. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при производстве теплообменных аппаратов. Изобретение заключается в том, что теплообменник изготавливают с использованием технологии трехмерной печати, при этом он имеет характерные участки, в которых происходит распределение каналов по всему объему теплообменника, участок перенаправления каналов горячего и холодного теплоносителей, в котором происходит преобразование расположения каналов горячего и холодного теплоносителей относительно друг друга в шахматный порядок с помощью вспомогательной разделяющей перегородки, и участок интенсивного теплообмена с каналами горячего и холодного теплоносителей, расположенными в шахматном порядке, при котором стенки каналов каждого из теплоносителей контактируют со стенками каналов другого теплоносителя по всему поперечному сечению каналов. Технический результат - отсутствие сборочных операций, увеличение площади поверхности теплообмена и эффективности теплообмена. 3 ил.
Наверх