Теплообменник

Авторы патента:


Теплообменник
Теплообменник
Теплообменник
Теплообменник
Теплообменник
Теплообменник
Теплообменник
Теплообменник
Теплообменник

 


Владельцы патента RU 2502932:

Данфосс А/С (DK)

Пластинчатый теплообменник содержит по меньшей мере одну теплообменную пластину, предпочтительно группу теплообменных пластин. По меньшей мере одна из теплообменных пластин содержит по меньшей мере один участок, имеющий рифления, предназначенные для установки впритык к соответствующим рифлениям теплообменной пластины соответствующей конструкции. Имеются по меньшей мере рифления первого типа и по меньшей мере рифления второго типа. Расположение и количество рифлений первого типа и рифлений второго тина различно. Другим объектом изобретения является теплообменная пластина, содержащая по меньшей мере один участок, имеющий рифления, предназначенные для установки впритык к соответствующим рифлениям теплообменной пластины соответствующей конструкции. Имеются по меньшей мере рифления первого типа и по меньшей мере рифления второго типа, причем количество рифлений первого типа и рифлений второго типа различно. Изобретение позволяет улучшить характеристики теплообменной пластины. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Настоящее изобретение относится к пластинчатому теплообменнику, содержащему по меньшей мере одну теплообменную пластину (предпочтительно несколько теплообменных пластин), причем по меньшей мере одна из теплообменных пластин содержит по меньшей мере один участок, имеющий рифления, предназначенные для установки впритык к соответствующим рифлениям теплообменной пластины соответствующей конструкции. Кроме того, изобретение относится к теплообменной пластине, содержащей по меньшей мере один участок, имеющий рифления, предназначенные для установки впритык к соответствующим рифлениям теплообменной пластины соответствующей конструкции.

Современные теплообменники пластинчатого типа часто снабжают пластинами, имеющими так называемый рисунок «в елочку», то есть рисунок, имеющий рифления, состоящие из прямых гребней и желобков. Гребни и желобки меняют свое направление в центре, создавая рисунок, напоминающий елочку. В теплообменном узле, представляющем собой пакет теплообменных пластин, пластины чередуются таким образом, что соседние пластины повернуты относительно друг друга на 180°, так что рифления пересекаются друг с другом. Уложенные таким образом в пакет теплообменные пластины спаивают, образуя компактный и механически прочный узел теплообменника. За счет использования теплообменных пластин с рисунком «в елочку», получающийся узел теплообменника имеет определенную конфигурацию каналов для текучей среды, через которые могут протекать и обмениваться тепловой энергией соответствующие две текучие среды.

Под воздействием давления (в частности давления текучей среды) и тепла в теплообменнике вышеописанного типа происходит деформация пластин пакета, в результате чего в пластинах возникает изгибающий момент. Чтобы пластины могли выдержать высокие давления, для их изготовления применяют сравнительно толстые металлические листы, например, толщиной 0,4 мм.

При выполнении на таких пластинах рисунка «в елочку» имеет место нежелательное течение материала. Если прессовый штамп изготовлен с недостаточной точностью, в пластинах могут возникнуть трещины. Кроме того, из-за большой толщины пластины необходимо наличие высокого давления в прессовом штампе.

В полностью паяном теплообменнике стыки между пластинами обычно паяют с использованием медного припоя или припоя из медного сплава. Часто медный припой (припой из медного сплава) наносят на металлические пластины в виде покрытия. Припой собирается в точках перекрещивания рифлений. По этой причине площадь и прочность паек весьма невелика.

Текучая среда, которую пропускают через теплообменник с рисунком «в елочку», протекает над гребнями и проходит вниз в желобки, в результате чего отсутствуют потоки среды в виде непрерывных прямых линий. У передних кромок гребней скорость потока высока, в то время как за гребнями (то есть в желобках) скорость потока текучей среды низка. Таким образом, колебание скорости потока очень велико. Там, где скорость потока в теплообменнике высока, имеет место высокая интенсивность теплопередачи, тогда как там, где скорость потока низка, интенсивность теплопередачи мала. Следовательно, для улучшения работы теплообменников, имеющих рисунок «в елочку», желательно уменьшение колебания скорости потока текучей среды.

Если протекающая через теплообменник текучая среда содержит две фазы, то есть представляет собой смесь газа и жидкости, повторяющиеся изменения направления потока у гребней и желобков приводят к тому, что газ вытесняет жидкость, не давая ей контактировать с пластинами. Уменьшение смачиваемости поверхностей теплообменных пластин также снижает интенсивность теплопередачи.

Форма каналов, по которым проходит текучая среда, теплообменника, пластины которого имеют рисунок «в елочку», также способствует большому падению давления текучей среды при ее прохождении через теплообменник. Падение давления пропорционально работе, затраченной на принудительную подачу текучей среды через теплообменник. Таким образом, большое падение давления влечет за собой большой расход энергии, в частности, механической энергии.

Теплообменник, предложенный для решения ряда из вышеперечисленных проблем, известен из документа US 2007/0261829 А1. В этом документе предложена теплообменная пластина с рисунком, содержащим рифления в виде выпуклостей и углублений, между которыми образованы проходящие через теплообменник каналы. Форма образованных таким образом каналов вызывает умеренное изменение скорости потока через теплообменник, результатом чего является более высокая интенсивность теплопередачи. Сформованные таким образом теплообменные пластины собирают в пакет таким образом, что верхняя пластина повернута так, что ее обращенные вниз углубления (нижние части) упираются в обращенные вверх вершины нижней пластины. Верхние и нижние пластины спаивают, образуя спайки, в которых теплообменные пластины соприкасаются друг с другом. Однако было установлено, что во время работы такого теплообменника возможно разрушение боковых стенок выпуклостей. Очевидно, что это весьма негативно влияет на срок службы теплообменника.

Таким образом, задача предложенного изобретения заключается в том, чтобы предложить пластинчатый теплообменник, имеющий улучшенные характеристики по сравнению с известными пластинчатыми теплообменниками. Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить теплообменную пластину, в частности теплообменную пластину для пластинчатого теплообменника, имеющую улучшенные характеристики по сравнению с известными теплообменными пластинами.

Предложен пластинчатый теплообменник, содержащий по меньшей мере одну теплообменную пластину, предпочтительно группу теплообменных пластин, причем по меньшей мере одна из теплообменных пластин содержит по меньшей мере один участок, имеющий рифления, предназначенные для установки впритык к соответствующим рифлениям теплообменной пластины соответствующей конструкции, причем предусмотрены по меньшей мере рифления первого типа и по меньшей мере рифления второго типа, причем количество рифлений первого типа и рифлений второго типа различно. При этом словосочетание «количество рифлений» может быть понято в широком смысле. В частности словосочетание «различное количество рифлений» может относиться к общему количеству соответствующих рифлений на соответствующей теплообменной пластине и/или к количеству рифлений на конкретном участке поверхности теплообменной пластины. Таким образом, в некотором отношении различное количество рифлений можно рассматривать как плотность рифлений, выраженную, например, как число рифлений соответствующего типа на единицу площади. Как упомянуто выше, словосочетание «количество рифлений» может относиться только к конкретному участку теплообменной пластины, причем этот «участок», как правило, должен иметь определенный размер, в частности его следует выбирать таким образом, что при изменении размера площади участка на определенную величину, при суммировании и усреднении количества рифлений на единицу площади будет получаться более или менее постоянное число. В частности могут выбрать более или менее предпочтительный в отношении количества (и/или плотности) рифлений, участок поверхности теплообменной пластины. Например, вблизи отверстий для входа и/или выхода текучей среды рисунок теплообменной пластины нередко отличен от «стандартного рисунка». Результаты оценки соответствующего количества отверстий будут лучше, если такие «нестандартные участки» не принимать во внимание. Под выражением «различное количество» рифлений по существу можно понимать любое отклонение от единицы отношения количества соответствующих рифлений. Например, соотношение может быть следующим: ≥1,05, ≥1,1, ≥1,2, ≥1,3, ≥1,4, ≥1,5, ≥1,6, ≥1,6, ≥1,75, ≥2, ≥2,25, ≥2,5, ≥2,75, ≥3, ≥3,25, ≥3,5, ≥3,75, ≥4, ≥4,25, ≥4,5, ≥4,75 и/или ≥5. Предпочтительно для этого отношения выбирают натуральное число. Конечно, также могут использовать величины, обратные по отношению к предложенным значениям. Что касается различий между рифлениями первого типа и рифлениями второго типа (и, возможно, даже рифлениями третьего, четвертого, пятого типа и даже большего количества типов), то по существу такое различие может быть реализовано любым способом. Например, рифления разных типов могут отличаться размером, площадью поверхности, формой (например, параллельно поверхности теплообменной пластины и/или перпендикулярно поверхности теплообменной пластины), материалом, поверхностным покрытием, обработкой поверхности, толщиной теплообменной пластины в месте расположения рифлений или вблизи от них, ориентацией рифления (например, вверх и/или вниз и/или с наклоном), угловым позиционированием соответствующего рифления и другими подобными параметрами. Также возможны комбинации двух или больше упомянутых признаков рифлений. Кроме того, под «рифлением», не обязательно понимается активное формование участка теплообменной пластины. Вместо этого рифление могут образовать посредством активного формования (например, посредством штамповки и других подобных операций) участков, находящихся рядом с соответствующим рифлением. Кроме того, выражение «рифление» также может быть понято в весьма широком смысле. Например, рифление может представлять собой выступ, выемку, канавку, выпуклость, углубление, скошенную кромку, перемычку и подобные элементы. Как это обычно бывает в случае пластин для пластинчатых теплообменников, две соседние пластины, прилегающие друг к другу, могут иметь различную ориентацию. Иначе говоря, пластинчатый теплообменник в основном может состоять из двух по-разному расположенных теплообменных пластин, имеющих соответствующий рисунок рифлений, причем рифление, идущее вверх, контактирует с соответствующим рифлением соответствующей теплообменной пластины, идущим вниз. Хотя в принципе для изготовления такого пластинчатого теплообменника, например, могут изготовить две теплообменные пластины (или большее количество пластин) различной конструкции, обычно конструируют и изготавливают лишь одну теплообменную пластину, а две вышеупомянутых различных «конструкции» теплообменной пластины получают, повернув каждую вторую пластину в пакете теплообменных пластин на 180°. Конечно, для обеспечения эффективного закрытия теплообменного блока самая верхняя пластина, как и самая нижняя пластина, обычно имеет другую конструкцию. В основном для этого применяют по существу плоские металлические листы. После сборки пакета теплообменных пластин (и, смотря по обстоятельствам, других компонентов) такую «заготовку» пластинчатого теплообменника обычно пропускают через туннельную печь, чтобы спаять соответствующие компоненты и образовать компактный и механически прочный теплообменный узел. Конечно, пластинчатый теплообменник (по существу) может иметь только рифления двух вышеупомянутых разных типов. Тем не менее, также могут предусмотреть рифления трех, четырех, пяти и даже большего количества разных типов. Предлагаемый пластинчатый теплообменник (как любой теплообменник) должен иметь две отдельные группы каналов для текучей среды, которые отделены друг от друга по текучей среде. Причина такого устройства заключается в том, что тепловая энергия должна передаваться от одной текучей среды к другой. В редких случаях в одном теплообменнике применяют большее количество текучих сред и, следовательно, большее число отдельных каналов для текучей среды. Обычно две (или даже большее число) текучих сред имеют разные характеристики. Так две разные текучие среды могут иметь разное агрегатное состояние (например, одна среда может представлять собой жидкость, а другая - газ). Одна или обе текучие среды также могут представлять собой смесь газа и жидкости, с разным соотношением между газом и жидкостью. Кроме того, две различные текучие среды обычно имеют разную температуру (по меньшей мере у входного отверстия блочного теплообменника) и/или разное давление. Более того, различные текучие среды могут иметь разную вязкость, разную плотность, разную теплоемкость и другие подобные параметры. Применяя различное количество (плотность) рифлений разного типа, могут простым способом обеспечить механическую прочность, различную для двух разных каналов для текучей среды, содержащих две разные текучие среды. Таким образом, механическая прочность пластинчатого теплообменника может остаться на том же уровне или даже увеличиться, в то время как габаритные размеры блочного теплообменника могут быть уменьшены. Например, если рифления первого типа «отвечают» за соединение с «верхней» теплообменной пластиной, а рифления второго типа - за соединение с «нижней» теплообменной пластиной, обеспечивая различные количества рифлений первого и второго типов, могут обеспечить адаптацию механической устойчивости, с одной стороны, между «средней» и «верхней» пластиной и, с другой стороны, между «средней» и «нижней» пластиной, к давлению соответствующей текучей среды, протекающей по соответствующим каналам.

Кроме того, применяя предложенную конструкцию, могут простым способом получить каналы двух разных типов для двух разных текучих сред. Например, каналы разных типов могут отличаться по поперечному сечению (в частности по форме и/или размеру), кривизне соответствующего канала для текучей среды, количеству «препятствий» (например, производящих вихри) и/или по другим параметрам. Таким образом, могут получить теплообменник с наиболее предпочтительными параметрами. Например, такой теплообменник может иметь улучшенные габаритные размеры и/или повышенный срок службы и/или большую производительность.

В частности, пластинчатый теплообменник могут сконструировать так, чтобы рифления первого типа и рифления второго типа имели разное конструктивное исполнение и/или разный размер. Применяя такое конструктивное исполнение, в частности могут без труда обеспечить различную прочность соответствующих соединений (например, чтобы учесть разные давления соответствующих текучих сред) и/или подобрать размеры и/или характеристики каналов для текучей среды, образованных между соответствующими соединениями, так, чтобы они соответствовали особенностям соответствующей текучей среды. Выражение «разное конструктивное исполнение» может пониматься в широком смысле. «Разное конструктивное исполнение» может относиться не только к размеру и/или форме соответствующего рифления (в особенности, если наблюдать соответствующую теплообменную пластину сверху и/или снизу). Например, разное конструктивное исполнение (в частности размер и/или форма) также может касаться поперечного сечения соответствующей структуры. Более того, предложенное изобретение охватывает еще больше разных «конструктивных исполнений», включая, например, разную толщину соответствующей теплообменной пластины на соответствующем участке, разный материал, различное покрытие материала, разную обработку поверхности и/или подобные.

Может оказаться предпочтительным, чтобы пластинчатый теплообменник был сконструирован так, чтобы рифления первого типа и рифления второго типа имели разную форму. Под «формой» соответствующего рифления в частности можно понимать ту форму, которую видят при наблюдении соответствующей теплообменной пластины сверху и/или снизу. В частности применение различной формы для рифлений разных типов может быть целесообразным, если в результате выбора разной формы соответствующие соединения и/или получающиеся каналы для текучей среды особенно будут хорошо подходить для параметров применяемой текучей среды. Например, применяя рифления первого типа первой формы, могут достичь очень низкого гидравлического сопротивления для используемой в теплообменнике первой текучей среды. Применяя рифления второго типа другой формы, могут достичь более высокого гидравлического сопротивления для используемой второй текучей среды. Такое более высокое гидравлическое сопротивление вызывает дополнительную турбулентность. Дополнительная турбулентность может повысить интенсивность теплопередачи от соответствующей текучей среды к стенке канала и, в конечном итоге, к другой текучей среде. Таким образом, более высокое сопротивление могут применить для увеличения теплопередачи, повышая, таким образом, производительность готового теплообменника. Кроме того, комбинацию «одинаковых форм» и «разных форм» могут применять, в частности, если имеются рифления третьего, четвертого типа (или даже большего количества типов рифлений). Также могут осуществить комбинированные воздействия, выбрав подходящую комбинацию количества рифлений и формы рифлений.

Тем не менее, может оказаться предпочтительным, чтобы пластинчатый теплообменник был сконструирован так, что рифления первого типа и рифления второго типа по существу имеют одинаковую форму. В частности выполнение рифлений одинаковой формы может оказаться предпочтительным, чтобы соответствующая форма имела определенные (предпочтительные) характеристики, например, особенно низкое гидравлическое сопротивление, особенно высокую механическую прочность, особенно предпочтительное соотношение между площадью и длиной окружающей кромки и другие подобные характеристики.

В частности пластинчатый теплообменник могут сконструировать так, что по меньшей мере рифления первого типа и/или по меньшей мере рифления второго типа имеют, по меньшей мере частично, эллиптическую форму, круглую форму, каплевидную форму, многоугольную форму и/или симметричную многоугольную форму. Во время первых экспериментов эти формы оказались особенно предпочтительными. В частности при использовании эллиптической формы и/или круглой формы удавалось получить особенно высокую механическую прочность, особенно длительный срок службы получающегося соединения и/или особенно большую поверхность соединения, если сравнивать с линией, ограничивающей эту поверхность соединения, в сочетании со сравнительно низким гидравлическим сопротивлением. Каплевидная форма обычно влечет за собой особенно низкое гидравлическое сопротивление, снижая, таким образом, потери механической энергии. Многоугольная форма и/или симметричная многоугольная форма обычно приводит к проявлению (слабой или умеренной) турбулентности, что может повысить эффективность теплообмена. Под симметричной многоугольной формой обычно понимают форму, при которой большинство сторон многоугольника или даже все стороны имеют по существу одинаковую длину.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления пластинчатого теплообменника, количество и/или расположение по меньшей мере рифлений первого типа и/или по меньшей мере рифлений второго типа соответствует форме по меньшей мере рифлений первого типа и/или по меньшей мере рифлений второго типа. Применяя такого рода симметрию, могут получить особенно прочный теплообменник с длительным сроком службы, так как возникающие механические напряжения распределяются относительно равномерно. Кроме того, применение такого рода симметрии в результате дает предпочтительные режимы течения текучей среды, что снижает гидравлическое сопротивление и/или повышает эффективность теплообмена.

В соответствии с другим вариантом пластинчатого теплообменника, по меньшей мере рифления первого типа и/или по меньшей мере рифления второго типа выполнены, по меньшей мере частично, так, что они имеют по существу плоскую верхнюю и/или нижнюю поверхность. При наличии такой плоской поверхности прочность соединения такого рифления с соответствующим рифлением смежной теплообменной пластины может быть очень высокой, в то же время обеспечивается экономия припоя (например, медного припоя и/или припоя из медного сплава).

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления пластинчатого теплообменника, по меньшей мере рифления первого типа и/или по меньшей мере рифления второго типа расположены, по меньшей мере частично, вдоль прямых линий, причем эти прямые линии предпочтительно расположены под углом к боковой кромке соответствующей теплообменной пластины. Применяя такое расположение рифлений, могут получить простую и в то же время эффективную конструкцию теплообменных пластин. В частности для получения готового пластинчатого теплообменника могут применить теплообменную пластину по существу лишь одного типа, поворачивая каждую вторую пластину в пакете теплообменных пластин на 180° относительно соответствующих смежных теплообменных пластин. Таким образом, могут сэкономить на инструментах и складских помещениях, соответственно снижая стоимость изготовления. Прямые линии предпочтительно расположены под углом приблизительно 45° к соответствующей боковой кромке соответствующей теплообменной пластины. Тем не менее, возможны определенные отклонения от этого предпочтительного угла. Например, интервал возможных углов может начинаться с 30°, 35°, 40°, 42°, 43° и/или 44° и заканчиваться 46°, 47°, 48°, 50°, 55° и/или 60°. Несмотря на это, данное изобретение в самом общем варианте его осуществления не ограничено ни одним из таких углов.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления пластинчатого теплообменника, по меньшей мере рифления первого типа и/или по меньшей мере рифления второго типа расположены, по меньшей мере частично, так, что по меньшей мере на некоторых участках по меньшей мере одна из циркулирующих текучих сред направляется по криволинейному пути. Таким образом, обычно могут увеличить тепловой поток соответствующей текучей жидкости, тем самым повышая производительность теплообменника.

Дополнительно или альтернативно пластинчатый теплообменник могут сконструировать так, что по меньшей мере рифления первого типа и/или по меньшей мере рифления второго типа расположены, по меньшей мере частично, так, что по меньшей мере на некоторых участках образован по меньшей мере один прямолинейный канал по меньшей мере для одной из циркулирующих текучих сред. Благодаря такой конструкции обычно могут снизить гидравлическое сопротивление. Таким образом, удается получить экономию механической энергии. Такая конструкция в частности применима в случае текучих сред, имеющих особенно высокую и/или особенно низкую вязкость и/или в сочетании с такой конструкцией пластинчатого теплообменника, при которой турбулентность создают другими средствами.

Кроме того, предлагается сконструировать пластинчатый теплообменник так, что по меньшей мере рифления первого типа и/или по меньшей мере рифления второго типа расположены, по меньшей мере частично, так, что по меньшей мере на некоторых участках образован по меньшей мере один канал для по меньшей мере одной из циркулирующих текучих сред, проходящий параллельно по меньшей мере одной из боковых кромок соответствующей теплообменной пластины. Таким образом, обычно могут получить особенно предпочтительный поток текучей среды между входным патрубком и выходным патрубком соответствующего канала для текучей среды.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления пластинчатого теплообменника, по меньшей мере одна из теплообменных пластин образована, по меньшей мере частично, из металлического листа и/или листа из металлического сплава, причем эта пластина предпочтительно содержит, по меньшей мере на некоторых участках, покрытие, изготовленное из адгезива, предпочтительно из припоя. Металлическая пластина может быть изготовлена, например, из алюминия, алюминиевого сплава, железа, меди, железного сплава (например, из стали), медного сплава и других подобных материалов. В качестве адгезива могут применить клей и другие подобные средства. Разумеется, также могут применить припой (или твердый припой), например, медь или медный сплав. Следует отметить, что данный предложенный признак может рассматриваться как развивающий признаки ограничительной части первоначального п.1.

Кроме того, настоящим изобретение предложена теплообменная пластина, содержащая по меньшей мере один участок с рифлениями, предназначенными для установки впритык к соответствующим рифлениям теплообменной пластины соответствующей конструкции, имеющая такую конструкцию, в соответствии с которой предусмотрены по меньшей мере рифления первого типа и по меньшей мере рифления второго типа, причем количество рифлений первого типа и рифлений второго типа различно. Такая теплообменная пластина особенно подходит для изготовления пластинчатого теплообменника вышеописанного типа. Кроме того, предлагаемая теплообменная пластина может обладать теми же признаками и преимуществами, которые описаны выше в связи с узлом теплообменника, по меньшей мере аналогичными. Кроме того, теплообменная пластина может подлежать модификациям в вышеупомянутом смысле, по меньшей мере аналогичным.

Далее изобретение и обеспечиваемые им преимущества пояснены более подробно на примерах вариантов осуществления изобретения, описанных ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.

Фиг.1. Схематически показан вид сверху теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

Фиг.2. Схематически показан вид сбоку теплообменной пластина по Фиг.1

Фиг.3. Схематически показан вид сбоку нескольких теплообменных пластин по Фиг.1 и 2, собранных в пакет.

Фиг.4. В аксонометрии схематически показан пластинчатый теплообменник в соответствии с типовым вариантом осуществления.

Фиг.5. Схематически показан вид сверху теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника в соответствии со вторым вариантом осуществления.

Фиг.6. Схематически показан вид сбоку теплообменной пластины по Фиг.5.

Фиг.7. Схематически показан вид сбоку нескольких теплообменных пластин, по Фиг.5 и 6, собранных в пакет.

Фиг.8. Показаны типичные пути потока текучей среды в пластинчатом теплообменнике, содержащем теплообменной пластины в соответствии с вариантами осуществления изобретения по Фиг.5-7.

Пластинчатые теплообменники (9), такие как, например, теплообменник, показанный на Фиг.4, являются известными устройствами для передачи тепла между двумя разными текучими средами. Пластинчатые теплообменники (9) имеют различные области применения и используются, например, в автомобильной промышленности, а также для охлаждения и нагревания зданий и в других подобных областях применения.

Пластинчатый теплообменник (9) содержит группу установленных друг на друга в пакет теплообменных пластин (1, 13). Отдельные теплообменные пластины (1, 13) имеют расположенные в определенной конфигурации рифления (2, 3, 14, 15), обычно выполненные в виде выпуклостей и углублений и/или в виде гребней и желобков (последние в частности в сочетании с рисунком «в елочку»). На самом верху и в самом низу пластинчатого теплообменника (9) предусмотрены плоские металлические листы (16) для удерживания текучих сред в пластинчатом теплообменнике (9). Кроме того, предусмотрены патрубки (11, 12), предназначенные для входа (11) и выхода (12) двух текучих сред.

Пакет теплообменных пластин (1, 13) обычно изготавливают путем установки теплообменных пластин (1, 13) друг на друга и их соединения посредством пайки, формируя таким образом механически прочный узел.

Благодаря наличию на теплообменных пластинах (1, 13) рифлений (2, 3, 14, 15), расположенных в определенной конфигурации, в процессе пайки образуются отдельные каналы для двух текучих сред, причем эти отдельные каналы отделены друг от друга по текучей среде. Обычно две текучие среды циркулируют в противотоке между чередующимися парами теплообменных пластин (1, 13). Сама по себе эта технология общеизвестна.

Фиг.1 представляет собой вид сверху теплообменной пластины (1) в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, имеющей расположенные в определенной конфигурации рифления (2, 3). Как видно из Фиг.1, рисунок рифлений, рассматриваемой теплообменной пластины (1), представляет собой определенную конфигурацию первых выпуклостей (2) и вторых выпуклостей (3), а не широко применяемый в настоящее время рисунок «в елочку». Кроме того, около каждого из четырех углов теплообменной пластины (1) имеются круглые отверстия (17). Эти круглые отверстия (17) представляют собой типичные соединительные элементы, предназначенные для входа (11) в пластинчатый теплообменник (9) и выхода (12) из пластинчатого теплообменника (9) двух разных текучих сред. На теплообменной пластине (1), изображенной на Фиг.1, пунктирной линией обозначена зона в виде квадрата. В правой части Фиг.1 участок поверхности теплообменной пластины (1), соответствующий данной зоне, показан в увеличенном масштабе. Благодаря увеличенному масштабу на этом чертеже ясно видны расположенные в определенной конфигурации первые выпуклости (2) и вторые выпуклости (3) теплообменной пластины (1). Как первые выпуклости (2), так и вторые выпуклости (3) выступают на заданную высоту относительно стандартной пластины (18) в противоположных направлениях. Боковые стороны выпуклостей (2, 3) наклонены под углом приблизительно 45 градусов. Формование пластины с вышеописанной конфигурацией выпуклостей можно легко выполнить путем штамповки. В отличие от рисунка «в елочку» конфигурация выпуклостей (2, 3) в данной теплообменной пластине (1) хорошо подходит для процесса штамповки, так как в этом случае требуется сравнительно небольшая деформация штампуемых листов. Благодаря этому удается существенно снизить риск появления трещин в теплообменной пластине (1).

Первые выпуклости (2) и вторые выпуклости (3) образуют первый рисунок, состоящий из первых выпуклостей (2), и второй рисунок, состоящий из вторых выпуклостей (3). В данном варианте осуществления теплообменной пластины (1) первые выпуклости (2) и вторые выпуклости (3) имеют по существу плоские первые вершины (4) и плоские вторые вершины (5) с первой поверхностью и второй поверхностью соответственно. Как следует из Фиг.1, поверхность каждой отдельной первой вершины (4) первых выпуклостей (2) меньше поверхности каждой отдельной второй вершины (5) вторых выпуклостей (3). Так как количество первых выпуклостей (2) и вторых выпуклостей (3) по существу одинаково, суммарная поверхность (4) первых вершин первых выпуклостей (2) также меньше суммарной поверхности (5) вторых вершин вторых выпуклостей (3).

Во время изготовления теплообменника (9) из нескольких теплообменных пластин (1) теплообменные пластины (1) соединяют так, что, например, первые поверхности (4) одной пластины (1) жестко соединяют (паяют мягким или твердым припоем, склеивают) с первыми поверхностями (4) нижней пластины (1), аналогично, вторые поверхности (5) одной пластины (1) жестко соединяют (паяют мягким или твердым припоем, склеивают) со вторыми поверхностями (5) верхней пластины (1) (как показано, например, на Фиг.3). Благодаря сравнительно большим площадям первых поверхностей (4) и вторых поверхностей (5) в данном варианте осуществления изобретения получают сравнительно прочные соединения. На Фиг.3 показано соединение (10) материалов между двумя смежными первыми поверхностями (4) и двумя смежными вторыми поверхностями (5) соответственно. Такое соединение (10) материалов могут создать при помощи любого известного в данной области техники процесса, например, посредством пайки мягким или твердым припоем, склеивания и других подобных операций.

В ходе работы теплообменника (9) его наполняют находящимися под давлением текучими средами (причем давление двух применяемых текучих сред может отличаться), в результате чего проявляется тенденция к разделению теплообменных пластин (1). Кроме того, теплообменные пластины (1) могут расширяться вследствие повышенных температур текучих сред. Благодаря рисунку, образованному из первых и вторых выпуклостей (2, 3), все напряжения, возникающие в материале пластины, направлены по существу в направлении материала пластины, следовательно, если в этом случае и создаются изгибающие моменты, то небольшие. Отсутствие изгибающих моментов увеличивает прочность и срок службы конструкции. Кроме того, прочность теплообменника (9) повышается благодаря сравнительно большим площадям поверхностей (10) соприкосновения между первыми и вторыми выпуклостями (2, 3). За счет такого повышения прочности для изготовления теплообменных пластин (1) могут применить более тонкий листовой металл. Альтернативно могут применить листовой металл обычной толщины 0,4 мм, при этом давление разрыва теплообменника (9) будет составлять 600 бар, в то время как в случае стандартного теплообменника с рисунком «в елочку» аналогичное давление составляет 200 бар.

На Фиг.2 показана боковая проекция первых (2) и вторых (3) выпуклостей по линиям А и В, обозначенных, соответственно, пунктирной и сплошной линиями.

Теплообменник (9), предлагаемый в соответствии с изобретением, предусматривает возможность приспособления противоположных сторон к различным давлениям текучих сред, как это часто требуется.

Придавая первым (2) и вторым (3) выпуклостям такую форму, что они имеют разные площади поверхности (первая (4) и вторая (5) поверхность), прежде всего, могут обеспечить разные параметры потока (которые влияют на падение давления текучих сред) с двух сторон каждой пластины (1) и, следовательно, эти параметры могут обеспечить разные параметры для двух применяемых текучих сред. Кроме того, благодаря разному размеру зон (4, 5) контакта двух смежных пластин (1) (причем зоны (4, 5) контакта соединены благодаря соединению (10) материалов) могут получить теплообменник (9), в котором сопротивление давлению одной текучей среды будет больше, чем сопротивление давлению другой текучей среды.

Следовательно, готовые теплообменники (9) могут сконструировать в соответствии с конкретными требованиями. В частности размеры (как абсолютные, так и относительные) и распределение первых (2) и вторых (3) выпуклостей могут рассчитать так, чтобы обеспечить заданные значения скоростей потока и/или падения давления. В то же время размер зон (4, 5) контакта теплообменных пластин (1) могут рассчитать в соответствии с требуемой прочностью.

В показанном на чертежах первом варианте осуществления изобретения как поверхности первых выпуклостей (2), так и поверхности вторых выпуклостей (3) имеют овальную форму с удлиненным диаметром (то есть главной осью эллипса) ориентированным по существу в направлении потока текучей среды. Таким образом, поперечное сечение в направлении потока текучей среды минимизировано, благодаря чему удается снизить гидравлическое сопротивление текучей среды (и, следовательно, падение давления текучей среды).

Первые эксперименты показали, что формирование плоских вершин (4) и (5) эллиптической формы предпочтительнее формирования этих вершин круглой формы. Некоторые данные указывают на то, что круглые формы плоских вершин ведут к образованию трещин в боковых стенках первых (2) и/или вторых (3) выпуклостей. В то время как прочность соединения (10) материалов между смежными теплообменными пластинами (1) сильно зависит от площадей поверхностей плоских вершин (4) и (5), допустимая нагрузка на стенки сильно зависит от периметра и толщины листа пластины. Если толщину пластин изменить, чтобы получить аналогичную прочность стенок и соединений (10), это негативно скажется на эффективности теплообмена теплообменника (9). При эллиптической форме первых (2) и/или вторых (3) выпуклостей периметр легко увеличить, оставив прежнюю толщину листа и/или поверхность соединений (10).

Для полноты описания следует заметить, что в соответствии с альтернативными вариантами осуществления изобретения также возможно выполнение первых (2) и/или вторых (3) выпуклостей любой другой подходящей формы. В частности, применяя выпуклости различной формы, также могут увеличить периметры, не увеличивая площади поверхностей соединений (10).

На Фиг.3 представлен вид сбоку нескольких теплообменных пластин (1), соединенных друг с другом путем соединения (10) материалов. Взгляд наблюдателя направлен параллельно линиям А и В Фиг.1. На чертеже видно, что каналы (6, 7) имеют разные поперечные сечения. Каналы (6) большего размера образованы теплообменными пластинами (1) между первыми выпуклостями (2) с первыми вершинами (4), имеющими меньшие поверхности. Конечно, за счет соединений между первыми вершинами (4) меньшего размера обеспечено более слабое соединение, чем за счет соединений между вторыми вершинами (5) большего размера. Кроме того, между вторыми выпуклостями (3) образованы вторые каналы (7) меньшего размера. Однако, благодаря более прочным механическим соединениям (10) между вторыми вершинами (5) большего размера обеспечена возможность использования вторых каналов (7) меньшего размера под текучую среду, находящуюся под более высоким давлением.

В соответствии с вариантом осуществления теплообменной пластины (1), который показан на Фиг.1-3, первые (2) и вторые (3) выпуклости расположены симметрично в прямоугольной сетке, причем первые (2) и вторые (3) выпуклости находятся в каждой второй точке сетки. Таким образом, они расположены, чередуясь друг с другом вдоль нескольких параллельных линий, причем промежутки между первыми (2) и вторыми (3) выпуклостями равны, промежутки между этими параллельными линиями также одинаковы. В этом случае каналы (6, 7), образованные для текучих сред, следуют по существу вдоль зигзагообразной линии. Другими словами, соответствующая текучая среда не принуждается к течению по гребням и желобкам, как это имеет место в случае рисунка «в елочку». Вместо этого имеет место лишь ее столкновение с закругленными «колоннообразными» суживающимися каналами, сформированными первыми (2) и вторыми (3) выпуклостями в точках соединений (10) между собранными в пакет теплообменными пластинами (9).

Естественно, наличие первых (2) и вторых (3) выпуклостей по-прежнему будут вызывать определенные изменения значения скорости потока текучей среды и направления, а также некоторую турбулентность в текучей среде. Однако известно, что устранять турбулентность полностью в большинстве случаев нежелательно, поскольку обычному ламинарному течению текучей среды присуща меньшая интенсивность теплопередачи. При помощи предлагаемой конфигурации расположения выпуклостей (2, 3) получают изменения теплового потока в текучей среде - от слабых изменений до умеренных. Таким образом, при заданной средней скорости потока текучей среды в теплообменнике (9) достигают более низкого падения давления на единицу переданного тепла. Следовательно, также уменьшается потребление механической энергии, которая требуется для перемещения текучей среды через теплообменник (9), на единицу переданного тепла, в частности по сравнению с теплообменниками, имеющими рисунок «в елочку».

Для улучшения характеристик потока текучей среды первые (4) и вторые (5) плоские верхние поверхности позиционируют так, что их наибольшие диаметры (главная ось эллипса) по существу проходят в направлении, параллельном направлению потока текучей среды в теплообменнике (9). Направление потока в теплообменнике можно определить, как направление локального основного потока текучей среды, усредненное по множеству выпуклостей (2, 3).

Тем не менее, их также могут позиционировать так, что их наибольший диаметр расположен под любым углом к направлению потока текучей среды в теплообменнике (9), и даже расположить под разными углами, изменяющимися по поверхности теплообменных пластин (1). Кроме того, предусмотрена возможность за счет изменения размеров и/или формы первых (4) и/или вторых (5) верхних поверхностей изменять поверхность теплообменной пластины (1), что приводит к локальным изменениям отдельных и/или относительных характеристик потока и давления.

В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления, ориентация наибольших диаметров меняется от по существу перпендикулярного направления до параллельного направления относительно прямых линий, соединяющих отверстие для входа (11) и отверстие для выхода (12) текучей среды. Такое расположение способствует распределению текучих сред, входящих через входное отверстие (11) для текучей среды, по всей ширине теплообменной пластины (1) и опять же способствует тому, что текучие среды, поступающие с боковых частей теплообменных пластин (1), направляются к выходному отверстию (12) для текучей среды.

Как показано на Фиг.3, первые (6) и вторые (7) каналы, в частности соответствующие центры первых (6) и вторых (7) каналов, имеют промежуток (8) с прямыми, по существу невозмущенными линиями течения текущей среды.

В этом случае, например, текучей среде во втором канале (7) не приходится менять свое направление из-за близости верхних первых вершин (4). Тем не менее, на текучую среду в определенной степени влияет близость левых и правых вершин (5). Если в качестве текучей среды в теплообменнике (9) с каналами (7) этого типа используют двухфазную текучую среду, то есть текучую среду, являющуюся смесью газа и жидкости, то газовая фаза проявляет тенденцию, течь вдоль промежутка (8) в центре второго канала (7). Это означает, что газ может течь через теплообменник (9) не оказывая негативного влияния на смачивание стенок теплообменных пластин (1) жидкой фазой текучей среды. Таким образом, качество теплообмена повышается. Аналогичные рассуждения применимы и в случае первых каналов (6).

В некоторых случаях эксплуатации вместо поверхностного испарения на стенках теплообменных пластин (1) может происходить пузырьковое кипение. Такое пузырьковое кипение может происходить в частности в углублениях, в которых скорость течения существенно снижена. Наличие пузырькового кипения в еще большей степени повышает интенсивность теплопередачи.

В альтернативном варианте осуществления изобретения, непоказанном на чертежах, первые (2) и вторые (3) выпуклости расположены в сетке симметрично, но в отличие от варианта осуществления теплообменной пластины (1) в соответствии с Фиг.1-3, эта сетка выполнена таким образом, что образующиеся каналы (6, 7) проходят параллельно кромкам теплообменной пластины (1). Такое расположение обычно ведет к уменьшению падения давления, в то же время приводит к уменьшению теплопередачи, так как вершины (4, 5) загораживают друг друга.

Тем не менее, возможны по существу любые модификации этого расположения. В частности рисунок не обязательно должен быть симметричным по всей пластине. Таким образом, для того, чтобы направить поток текучей жидкости по соответствующему пути и контролировать турбулентность и падение давления, могут применить различные конфигурации расположения выпуклостей.

Кроме того, рисунок, образованный первыми (2) и вторыми (3) выпуклостями (и возможно даже большего количества выпуклостей разных типов - на чертежах не показано) не обязательно должен покрывать по существу всю теплообменную пластину (1). Этот рисунок могут скомбинировать с отклоняющими перегородками и дефлекторами с совершенно плоскими поверхностями и, если это требуется в силу каких-либо причин, с обычными рисунками «в елочку».

Фиг.5 представляет собой вид сверху теплообменной пластины (13) в соответствии со вторым вариантом осуществления. Такую теплообменную пластину (13) могут применить для изготовления пластинчатого теплообменника (9), показанного на Фиг.4. Этот второй вариант осуществления изобретения в какой-то мере аналогичен первому варианту осуществления теплообменной пластины (1), изображенному на Фиг.1-3. Однако, а в данном варианте расположение, количество и форма первых (14) и вторых (15) выпуклостей различны.

В рассматриваемом варианте осуществления теплообменной пластины (13) первые выпуклости (14) имеют по существу шестиугольную форму, в то время как вторые выпуклости (15) имеют по существу треугольную форму. Аналогично первому варианту осуществления теплообменной пластины (1) как первые (14), так и вторые (15) выпуклости рассматриваемой теплообменной пластины (13) имеют первые вершины (19) и, соответственно, вторые вершины (20) по существу с плоской верхней поверхностью. Из Фиг.5 видно, что площадь поверхности одной первой вершины (20) (первой выпуклости (15)) больше площади поверхности одной второй вершины (19) (второй выпуклости (14)).

Расположение первых (14) и вторых (15) выпуклостей относительно друг друга выбирают с учетом индивидуальных форм первых (14) и вторых (15) выпуклостей. Так как первые выпуклости (14) имеют форму шестиугольника, вторые выпуклости (15) расположены также в пределах шестиугольной формы (22), вокруг центральной первой (14) выпуклости. Следовательно, имеется шесть вторых выпуклостей (15), расположенных вокруг каждой первой выпуклости (14). Аналогично, так как вторые выпуклости (15) имеют форму треугольника, первые выпуклости (14) расположены также в пределах треугольной формы (21), вокруг центральной второй (15) выпуклости. Следовательно, имеется три вторые выпуклости (14), расположенные вокруг каждой второй выпуклости (15).

В рассматриваемом варианте осуществления изобретения первые (14) и вторые (15) выпуклости расположены так, что угол шестиугольной первой выпуклости (14) направлен в сторону треугольной второй выпуклости (15). В отличие от этого прямая линия треугольной второй выпуклости (15) «направлена» в сторону шестиугольной первой выпуклости (14). Чтобы обеспечить такое расположение, вторые выпуклости (15) размещены так, что они меняют направление вдоль линии (С), как показано на Фиг.5. В первых экспериментах продемонстрировано, что благодаря именно такому расположению снижены механические напряжения в металлическом листе теплообменной пластины (13) при изменении давления и/или температуры по меньшей мере одной из текучих сред. Следовательно, в большинстве случаев удается увеличить срок службы получающегося теплообменника (9). Кроме того, предлагаемое расположение первых (14) и вторых (15) выпуклостей в первых экспериментах продемонстрировало сравнительно хорошую интенсивность теплопередачи с относительно низкими потерями механической энергии или падением давления текучей среды.

Тем не менее, в случае других текучих сред и/или других характеристик текучих сред предпочтительным может оказаться другое расположение первых (14) и вторых (15) выпуклостей и/или другое выравнивание первых (14) и вторых (15) выпуклостей. В частности, выбирая соответствующее расположение и/или выравнивание первых (14) и вторых (15) выпуклостей, теплообменник (9), изготовленный из предложенных пластин (13), могут адаптировать к конкретным требованиям.

На Фиг.6 показана боковая проекция первых (14) и вторых (15) выпуклостей, расположенных вдоль линий (С) и (D), которые обозначены соответственно пунктирной и сплошной линией. Благодаря разным по количеству и/или форме и/или размеру первым (14) и вторым (15) выпуклостям на противоположных сторонах теплообменной пластины (13) можно обеспечить различные характеристики потока и/или давления за счет образования разных по количеству, форме и размеру «препятствий», с которыми сталкивается текучая среда на своем пути через теплообменник (9).

Следует заметить, что чертежи представляют собой условные изображения, на которых боковые проекции изображены прямыми линиями, хотя в большинстве случаев это не так. Показанные «прямыми» линии в большинстве случаев имеют изгибы, и боковая проекция в реальности обычно не образует «углов».

На Фиг.7 показано расположение нескольких теплообменных пластин (13), установленных в пакет друг над другом и соединенных друг с другом при помощи соединения (23) материалов. На изображении представлен вид сбоку такого пакета теплообменных пластин (13), если смотреть в направлении параллельно линиям (С) и (D), показанным на Фиг.5. Следовательно, на Фиг.7 показаны «два уровня» теплообменника (9). Из Фиг.7 видно, что в соответствии с описанием второго варианта осуществления изобретения первые каналы (24) большего размера расположены между менее многочисленными вторыми выпуклостями (15).

Аналогично, вторые каналы (25) меньшего размера расположены между первыми выпуклостями (14), более многочисленными, чем вторые выпуклости (15).

Следует заметить, что общая прочность соединения между двумя теплообменными пластинами (13) определяется не только площадью поверхности первых вершин (19) и/или вторых вершин (20) первых выпуклостей (14) и, соответственно, вторых выпуклостей (15), но и относительным количеством первых выпуклостей (14) и/или вторых выпуклостей (15). Следовательно, повышение общей прочности соединения между двумя прилегающими теплообменными пластинами (13) при помощи вторых плоских вершин (20) меньшего размера по сравнению с общим соединением при помощи первых плоских вершин (15) возможно просто за счет увеличения количества вторых плоских вершин (20). Очевидно, что таким образом повысить общую прочность соединения возможно и при помощи первых плоских вершин (15).

За счет подбора, таким образом, общей прочности механического соединения, возможна оптимизация соответствующего теплообменника (9) в отношении максимальных давлений текучей среды и/или максимальных температур текучей среды, возникших в конкретной конструкции. Таким образом, в частности, можно обеспечить оптимизацию производительности теплообменника и размеров соответствующего теплообменника (9), а также снижение расходов на изготовление.

В соответствии с описанием первого варианта осуществления теплообменной пластины (1), который показан на Фиг.1-3, за счет формы первых выпуклостей (14) и/или вторых выпуклостей (15), которая отличается от круглой формы, как показано в примере, где использованы треугольная и шестиугольная формы, предусмотрено увеличение периметра краевых линий плоских вершин (19, 20) без увеличения размера соответствующей поверхности. В результате такого исполнения конструкция, как уже упомянуто выше, менее подвержена механическим повреждениям вследствие перепадов давления и/или перепадов температур. Следовательно, в частности, обеспечивается увеличение срока службы соответствующего теплообменника (9).

Рассмотренный вариант осуществления теплообменной пластины (13) не исключает использование первых выпуклостей (14) и/или вторых выпуклостей (15), имеющих другую форму, другое количество и/или другие размеры.

Аналогично вышеописанному первому варианту осуществления теплообменной пластины (1), в предлагаемом втором варианте осуществления теплообменной пластины (13), в первых каналах (24) и во вторых каналах (25) предусмотрены промежутки (26) с прямолинейным, по существу невозмущенным потоком текучей среды, которые также называют «линиями прямой видимости». При наличии «линий прямой видимости», их протяженность в большой степени зависит от конкретной конструкции теплообменной пластины (1) с первыми (14) и вторыми (15) выпуклостями, например, от их относительного расстояния по отношению к протяженности и размеру их плоских вершин (19, 20). Предусмотрено исполнение аналогичных «линий прямой видимости» и в том варианте осуществления изобретения, который изображен, например, на Фиг.3. Здесь, в первом канале (24), текучая среда не вынуждена менять направление из-за близости первых вершин (19), на нее в некоторой степени влияют только вторые вершины (20). Аналогичное явление имеет место во втором канале (25). При использовании теплообменника (9) с каналами (24, 25) этого типа с двухфазной текучей средой, газовая фаза проявляет тенденцию к протеканию вдоль промежутка (26) в центре первого канала (24) или второго канала (25). Следовательно, протекание газовой фазы через теплообменник (9) не оказывает негативного влияния на смачивание теплообменных пластин (13) жидкой фазой текучей среды. Таким образом обеспечен улучшенный теплообмен.

Конечно, во случае теплообменной пластины (13), соответствующей второму варианту осуществления (или в случае теплообменных пластин различных конструкций) в ряде случаев эксплуатации вместо поверхностного испарения происходит пузырьковое кипение, в частности во впадинах, в которых скорость потока текучей среды существенно снижена. Благодаря этому явлению обеспечивается еще большее повышение интенсивности теплопередачи.

Еще одно свойство предложенных пластин (1, 13) теплообменника, в частности соответствующих второму варианту осуществления теплообменной пластины (13), состоит в том, что характеристики потока сильно отличаются в отношении направления потока текучей среды из-за схемы расположения первых выпуклостей (2, 14) и вторых выпуклостей (3, 15). На Фиг.8А показаны пути (27а, 28а), определенные в общем направлении потока текучей среды, причем пунктирной кривой линией (28а) обозначен путь потока текучей среды на одной стороне теплообменной пластины (13), определенный первыми выпуклостями (14), которые показаны в виде выступов, в то время как вторые выпуклости (14) показаны в виде впадин. Сплошной кривой линией (27а) аналогичным образом обозначен путь потока текучей среды на другой стороне теплообменной пластины (13), определенный вторыми выпуклостями (15). Из-за отклонений на первых выпуклостях (14) и, соответственно, вторых выпуклостях (15) вдоль теплообменной пластины (13), на обоих путях (27а) и (28а) происходит неоднократная зигзагообразная смена направления течения текучей среды.

В направлении потока текучей среды, перпендикулярном общему направлению течения текучей среды, поток текучей среды тех же препятствий не встречает, так как первые и вторые выпуклости (14, 15) расположены точно вдоль линий (С) и (D), как показано на Фиг.5, оставляя, таким образом, спокойные «магистрали» (27b) и (28b) путей потока текучей среды для течения текучей среды по существу без препятствий, как показано на Фиг.8 В. По меньшей мере, обеспечено меньшее сопротивление потоку в путях (27b) и (28b), чем по другим направлениям течения.

Такие спокойные «магистрали (27b, 28b) предпочтительны, так как благодаря им улучшено распределение потока текучей среды по теплообменной пластине (13) и, следовательно, по всему теплообменнику (9), и следовательно, более низкое гидравлическое сопротивление в направлении потока текучей среды, перпендикулярном общему направлению потока текучей среды, в то время как общее направление потока текучей среды соответствует направлению потока текучей среды параллельно «длинным» сторонам теплообменной пластины (13). Так как в направлении, которое отличается от направления, проходящего от входного отверстия (11) к выходному отверстию (12), текучая среда имеет более низкое гидравлическое сопротивление, она лучше распределена по всей теплообменной пластине (13).

К описанному второму варианту осуществления теплообменной пластины (13) применимы, по меньшей мере, по аналогии, модификации, описанные выше по отношению к первому варианту осуществления теплообменной пластины (1), а также любые модификации теплообменной пластины.

Дополнительная информация представлена в заявке, зарегистрированной тем же заявителем, в том же патентном бюро и в тот же день под внутренним регистрационным номером 10 01 690. Содержание этой второй заявки включено в данную заявку путем ссылки.

Номера позиций

1. Теплообменная пластина

2. Первая выпуклость

3. Вторая выпуклость

4. Первая вершина

5. Вторая вершина

6. Первый канал

7. Второй канал

8. Промежуток

9 Теплообменник

10. Соединение материалов

11. Первое соединение для текучей среды

12. Второе соединение для текучей среды

13. Теплообменная пластина

14. Первая выпуклость

15. Вторая выпуклость

16. Плоский лист

17. Круглые отверстия

18. Плоскость отсчета

19. Первая вершина

20. Вторая вершина

21. Треугольная форма

22. Шестиугольная форма

23. Соединение материалов

24. Первый канал

25. Второй канал

26. Промежуток

27. Первый путь текучей среды

28. Второй путь текучей среды

1. Пластинчатый теплообменник (9), содержащий по меньшей мере одну теплообменную пластину (1, 13), предпочтительно группу теплообменных пластин (1, 13), причем по меньшей мере одна из теплообменных пластин (1, 13) содержит по меньшей мере один участок, имеющий рифления (2, 3, 14, 15), предназначенные для установки впритык к соответствующим рифлениям (2, 3, 14, 15) теплообменной пластины (1, 13) соответствующей конструкции, отличающийся тем, что имеются по меньшей мере рифления (2, 14) первого типа и по меньшей мере рифления (3, 15) второго типа, причем расположение и количество рифлений (2, 14) первого типа и рифлений (3, 15) второго типа различно.

2. Теплообменник (9) по п.1, отличающийся тем, что рифления (2, 14) первого типа и рифления (3, 15) второго типа имеют разное конструктивное исполнение и/или разный размер.

3. Теплообменник (9) по п.1 или 2, отличающийся тем, что рифления (2, 14) первого типа и рифления (3, 15) второго типа имеют различную форму.

4. Теплообменник (9) по п.1 или 2, отличающийся тем, что рифления (2, 14) первого типа и рифления (3, 15) второго типа имеют, по существу, одинаковую форму.

5. Теплообменник (9) по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (3, 15) второго типа имеют эллиптическую форму (2, 3), круглую форму, каплевидную форму, многоугольную форму (14, 15) или симметричную многоугольную форму (14, 15).

6. Теплообменник (9) по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что форма (21, 22) расположения по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере рифлений (3, 15) второго типа соответствует форме по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере рифлений (3, 15) второго типа.

7. Теплообменник по п.5, в отличающийся тем, что, в случае, если рифления первого типа и рифления второго типа имеют форму многоугольника, то количество рифлений первого типа, расположенных вокруг каждого рифления второго типа, равно количеству углов многоугольника, образующего форму рифлений второго типа, и наоборот, количество рифлений второго типа, расположенных вокруг каждого рифления первого типа, равно количеству углов многоугольника, образующего форму рифлений первого типа.

8. Теплообменник (9) по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (3, 15) второго типа имеют, по существу, плоскую верхнюю поверхность (4, 5, 19, 20) и/или плоскую нижнюю поверхность (4, 5, 19, 20).

9. Теплообменник (9) по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (3, 15) второго типа расположены вдоль прямых линий (А, В, С, D), причем указанные линии (А, В, С, D) предпочтительно расположены под углом к боковой кромке соответствующей теплообменной пластины (1, 13).

10. Теплообменник (9) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (3, 15) второго типа расположены так, что по меньшей мере на некоторых участках теплообменника по меньшей мере одна из циркулирующих текучих сред направлена по криволинейному пути (27а, 28а).

11. Теплообменник (9) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (3, 15) второго тина расположены так, что по меньшей мере на некоторых участках теплообменника образован по меньшей мере один прямолинейный канал (6, 7, 24, 25, 27b, 28b) по меньшей мере для одной из циркулирующих текучих сред.

12. Теплообменник (9) по п.10 или 11, отличающийся тем, что по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (2, 14) первого типа и/или по меньшей мере часть по меньшей мере рифлений (3, 15) второго типа расположены так, что по меньшей мере на некоторых участках теплообменника образован по меньшей мере один канал по меньшей мере для одной из циркулирующих текучих сред, проходящий параллельно по меньшей мере одной из боковых кромок соответствующей теплообменной пластины (1, 13).

13. Теплообменник (9) по любому из пп.1-2, 10 и 11, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из теплообменных пластин (1, 13) образована, по меньшей мере частично, из металлического листа и/или листа из металлического сплава, причем эта пластина предпочтительно содержит, по меньшей мере на некоторых участках теплообменника, покрытие из адгезивного материала, предпочтительно из припоя (10, 23).

14. Теплообменная пластина (1, 13), содержащая по меньшей мере один участок, имеющий рифления (2, 3, 14, 15), предназначенные для установки впритык к соответствующим рифлениям теплообменной пластины (1, 13) соответствующей конструкции, отличающаяся тем, что имеются по меньшей мере рифления (2, 14) первого типа и по меньшей мере рифления (3, 15) второго типа, причем количество рифлений (2, 14) первого типа и рифлений (3, 15) второго типа различно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике и касается конструкций теплообменных аппаратов для сжижения паров смешанных и многокомпонентных продуктов при их охлаждении.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к пластинчатым теплообменникам. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов, в частности радиаторов. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для неоднократного нагрева различных сред. .

Крепление // 2386916
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при креплении пучка винтообразно закрученных труб высокотеплонапряженного теплообменника ядерной энергетической установки.

Решетка // 2386915
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в качестве устройства для дистанционирования пучка теплообменных труб ядерной энергетической установки, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Решетка // 2384807
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в качестве устройства для дистанционирования пучка теплообменных труб ядерной энергетической установки, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Крепление // 2384806
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при креплении пучка винтообразно закрученных труб высокотеплонапряженного теплообменника ядерной энергетической установки.

Крепление // 2384805
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при креплении пучка теплообменных труб высокотеплонапряженного теплообменника ядерной энергетической установки.

Крепление // 2384804
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при креплении пучка теплообменных труб высокотеплонапряженного теплообменника ядерной энергетической установки.

Представлена металлическая пластина для теплообмена, в которой сформированы углубления, имеющие глубину 5 мкм или более и составляющие 10% или менее от толщины металлической пластины.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменной аппаратуре, например в радиаторах и кондиционерах автомобилей, холодильниках и других теплообменных устройствах.

Изобретение относится к области теплообмена, а именно к теплопередающим поверхностям, содержащим множество элементов с поверхностями нагрева в форме волнистых металлических пластин.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменной аппаратуре, например в радиаторах и кондиционерах автомобилей, холодильниках и других теплообменных устройствах.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к пластинчатым теплообменникам, и в частности к пластинам с элементами воздействия на пограничный слой в потоке текучей среды.

Изобретение относится к области машиностроения, более конкретно к системам вентиляции и кондиционирования кабин транспортных средств и/или помещений стационарных объектов, и предназначено для очистки воздуха от вредных примесей.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при изготовлении пластин из тонколистового материала для теплообменников беструбного типа. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменной аппаратуре, например в радиаторах и кондиционерах автомобилей, холодильниках и других теплообменных устройствах.

Изобретение относится к обработке металлов добавлением, в частности к способам изготовления пластин теплообменников беструбного типа из тонколистового материала, используемых в качестве радиаторов, охладителей и других конструкций теплообменных аппаратов.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменниках для нагрева воды. Теплообменник изготовлен из одной заготовки из теплопроводного материала и содержит ребра, направляющие текучую среду и передающие теплоту между текучей средой и теплообменником; между указанными ребрами имеются поперечные ребра, которые выступают в направлении, по существу перпендикулярном указанным ребрам, на расстояние, которое меньше, чем расстояние между указанными ребрами, и в направлении по существу поперек направления движения текучей среды, при этом поперечные ребра расположены поочередно вблизи к или на расположенных напротив друг друга ребрах с тем, чтобы текучая среда протекала между ребрами и следовала извилистому пути между ребрами, при этом поперечное направление проходит по существу перпендикулярно указанным ребрам. Технический результат - создание теплообменника с меньшими размерами, улучшение теплообмена. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх