Пакет пластин теплообменного аппарата

Авторы патента:

Филатов Николай Иванович (RU)

Кожевников Валерий Александрович (RU)

Баранов Алексей Евгеньевич (RU)

Мавров Василий Александрович (RU)

Лялин Дмитрий Александрович (RU)

F28F3/00 - Пластинчатые или профилированные элементы; комплекты из этих элементов (приспособленные для подвижных узлов теплообменных аппаратов F28F 5/00)

Владельцы патента RU 2529288:

Государственный научный центр Российской Федерации-федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" (RU)

Изобретение относится к теплотехнике, предназначено для использования в теплообменных аппаратах и может применяться в космической, авиационной, энергетической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Пакет пластин теплообменного аппарата состоит из одинаковых пластин сетчато-поточного типа с турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов одинаковой высоты в форме усеченных конусов, по вершинам которых стянуты пластины, образующие между собой сетку взаимных опор с прямоугольной структурой и каналы теплоносителей между ними. Основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований. Соседние выступы соединены седловидными перемычками, образующими ребра жесткости. Технический результат изобретения заключается в повышении жесткости конструкции, что позволяет увеличить давление теплоносителей и разницу давлений между ними и способствует улучшению теплообмена. 2 ил.

Известен пакет пластин теплообменного аппарата «Суперплейт», состоящий из пластин сетчато-поточного типа с прерывистыми турбулизаторами в виде односторонних полых полусферических выступов одинаковой высоты. Выступы образуют между пластинами сетку взаимных опор со структурой равностороннего треугольника. Пакет набран из пластин двух исполнений, в которых выступы сопрягаемых пластин смещены в поперечном направлении на половину (шага) расстояния между выступами. Пластины собраны выступами в одну сторону и стянуты с упором выступов в плоские участки сопряженных пластин. Пластины образуют каналы высотой от 1 до 2 высот выступов (см. Барановский Н.Д. и др. Пластинчатые и спиральные теплообменники. - М.: Машиностроение. 1973, стр.79, 80, 81).

Этой конструкции присущи следующие недостатки:

- односторонние выступы изменяют скорости обоих теплоносителей в одном перпендикулярном пластинам направлении - в сферические полости выступов. При этом на поверхности пластин остается относительно глубокий ламинарный слой, снижающий интенсивность теплообмена;

- шаг выступов в продольном направлении больше шага выступов в поперечном направлении в √3 раза. Это определяет разное гидравлическое сопротивление канала в указанных направлениях и сопровождается снижением интенсивности теплообмена от оси к краям канала в связи со снижением скорости и турбулизации потока;

- пакет имеет недостаточную поперечную жесткость для работы с высокими давлениями теплоносителей. Односторонние выступы упираются в плоские податливые участки сопряженных пластин, что не позволяет достичь необходимой плотности контакта при стягивании пластин;

- два исполнения пластин повышают технологическую себестоимость пакета.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является пакет, собранный из одинаковых пластин сетчато-поточного типа с прерывистыми турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов, образующих между пластинами сетку взаимных опор со структурой равностороннего четырехугольника. Двусторонние выступы выполнены в форме полых усеченных конусов, а пластины собраны в пакет и стянуты по выступам вершина в вершину с образованием жесткой сотовой конструкции и каналов высотой от 2 до 4 высот выступов (см. патент РФ 2337295).

У прототипа шаг выступов в продольном направлении равен шагу выступов в поперечном направлении. Это определяет равное гидравлическое сопротивление канала в указанных направлениях и обеспечивает улучшение теплообмена, за счет выравнивания скоростей потока в сечении канала.

Основной недостаток прототипа - пакет имеет недостаточную поперечную жесткость для работы с большой разницей давлений теплоносителей. Наличие плоских участков между полыми двусторонними выступами приводит к деформации пластины, изменяя геометрию проточного тракта. Дефицит жесткости существенно и непредсказуемо влияет на теплогидравлические свойства пакета пластин, поскольку степень деформации зависит от величины давления.

Технический результат изобретения заключается в повышении жесткости входящих в пакет пластин, что позволяет увеличить давление теплоносителей или разницу давлений между ними. Кроме того, изобретение способствует увеличению теплообмена по сравнению с прототипом.

Указанные результаты достигаются следующим образом.

Пакет пластин теплообменного аппарата состоит из одинаковых пластин сетчато-поточного типа с турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов одинаковой высоты в форме усеченных конусов, по вершинам которых стянуты пластины, образующие между собой сетку взаимных опор с прямоугольной структурой и каналами теплоносителей между ними. Основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований. Соседние выступы соединены седловидными перемычками, образующими ребра жесткости.

В изобретении отсутствуют прямые участки между полыми двусторонними выступами, что повышает жесткость конструкции, позволяет увеличить давление теплоносителей и разницу давлений между ними. Наличие седловидных перемычек увеличивает жесткость сотовой структуры.

Конструкция способна выдерживать стягивающие усилия, обеспечивающие необходимую плотность контакта пластин при высоких давлениях теплоносителей. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение потока по сечению канала, интенсивную турбулизацию теплоносителей, сокращение относительной глубины ламинарного слоя на поверхности пластин и, как следствие, интенсивный теплообмен.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен фрагмент пакета пластин теплообменного аппарата.

На фиг.2 изображена проекция на диагональную плоскость пакета пластин теплообменного аппарата.

Пакет пластин теплообменного аппарата состоит из одинаковых пластин 1 сетчато-поточного типа с турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов 2 в форме усеченных конусов одинаковой высоты, по вершинам которых стянуты пластины, образующие между собой сетку взаимных опор с прямоугольной структурой. Основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований. Соседние выступы соединены седловидными перемычками 3.

Пакет пластин теплообменного аппарата работает следующим образом. Теплоносители пропускают через смежные каналы 4 пакета, набранного из пластин 1. Потоки теплоносителей турбулизируются двусторонними выступами 2, изменяют направление в плоскости пластин и перпендикулярно им - к противоположным полостям выступов, что сопровождается выравниванием скоростей по сечению канала и сокращением относительной глубины ламинарного слоя и, как следствие, обеспечивает интенсивный теплообмен. После прохождения пакета теплоносители отводятся из каналов.

Опытный образец, изготовленный в соответствии с заявленным изобретением, при испытании показал улучшенные технические характеристики по сравнению с прототипом.

Пакет пластин теплообменного аппарата, состоящий из одинаковых пластин сетчато-поточного типа с турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов одинаковой высоты в форме усеченных конусов, по вершинам которых стянуты пластины, образующие между собой сетку взаимных опор с прямоугольной структурой и каналами теплоносителей между ними, отличающийся тем, что основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований, соседние выступы соединены седловидными перемычками.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчато-трубчатых теплообменниках. В теплообменнике, содержащем ряд пар теплообменных пластин, изготовленных из металлического листа, имеющего трехмерную систематизированную структуру, причем внутри ряда указанных пар образован первый проточный канал, а между указанными парами образован второй проточный канал, при этом каждая пластина имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, в каждой указанной теплообменной пластине выполнено по меньшей мере одно вспомогательное отверстие, имеющее выступающую кромку, образующую отбортовку, вставляемую в соответствующее вспомогательное отверстие соседней теплообменной пластины.

Теплообменник, теплообменная пластина и способ изготовления теплообменника // 2523080

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчато-трубчатых теплообменниках. В теплообменнике, содержащем ряд пар теплообменных пластин, изготовленных из металлического листа, имеющего трехмерную систематизированную структуру, причем внутри ряда указанных пар образован первый проточный канал, а между указанными парами образован второй проточный канал, при этом каждая пластина имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие, сквозное отверстие окружено язычками, вырезанными в его зоне и отогнутыми наружу, причем язычки одной пластины введены в сквозное отверстие соседней пластины.

Пластинчатый теплообменник с компланарными каналами // 2516743

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в рекуперативных теплообменниках. Теплообменник содержит послойно расположенные гофрированные пластины, гофры которых скрещиваются, причем гофры выполнены переменной ширины по шагу через одну, поочередно двух размеров, образующих площади проходных сечений для воздуха FB и для газа FГ в соотношении между собой, определяемым по формуле , где рB - давление воздуха в тракте теплообменника рГ - давление газа в тракте теплообменника ΔрВ - потери давления воздуха в тракте теплообменника ΔpГ - потери давления газа в тракте теплообменника tB - температура воздуха в тракте теплообменника tГ - температура газа в тракте теплообменника Технический результат - оптимизация габаритов пластинчатых теплообменников с компланарными каналами.

Лист из чистого титана с отличным балансом между штампуемостью и прочностью // 2487955

Изобретение относится к области металлургии, в частности к листам из чистого титана, которые могут быть использованы для изготовления пластин теплообменников. .

Теплообменная система // 2482412

Изобретение относится к области теплотехники и может быть применено в радиаторах отопительных и охлаждающих установок. .

Способ изготовления теплообменника, теплообменник из композиционных материалов и способ изготовления гофрированного листа для теплообменника // 2479815

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменников из композиционных материалов. .

Теплообменник, многокамерный коллектор и способ изготовления этого коллектора // 2470244

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменников. .

Регулярная насадка для противоточных тепломассообменных аппаратов // 2456525

Изобретение относится к области теплообмена, а именно к области теплообменных аппаратов, и может быть использовано в качестве элемента тепломассообменных устройств общего назначения, а именно, в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков, в качестве разделителей фаз в сепарационных устройствах, в качестве контактных элементов в конденсаторах смешения и может найти применение практически во всех технологических процессах нефтяной и газовой промышленности.

Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой малогабаритный керамический рекуператор // 2450210

Изобретение относится к газотурбостроению. .

Способ изготовления пластинчатого теплообменника // 2419755

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении пластинчатых теплообменников. .

Наборный пластинчатый теплообменник // 2540030

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Наборный пластинчатый теплообменник содержит множество наборных коллекторов. В каждом коллекторе имеется пара удлиненных плоских пластин, установленных одна за другой с интервалом. Дополнительная стенка расположена между парой плоских пластин и соединяет между собой периферийные края пары плоских пластин. У каждой из пластин имеются две торцевые части, в каждой из которых выполнено сквозное отверстие. Множество наборных коллекторов выровнено в линию вдоль первой и второй осей, проходящих через отверстия в каждой торцевой части. При этом дополнительная стенка включает в себя дистанционные прокладки, расположенные частично вокруг каждого отверстия в каждой торцевой части, и первые боковые штанги, расположенные вдоль каждого бокового края пары удлиненных плоских пластин. Путь потока среды первой среды проходит через множество наборных коллекторов вдоль первой оси и выходит из множества наборных коллекторов вдоль второй оси. Множество путей потока второй среды проходит между смежными коллекторами и гидравлически изолировано от пути потока первой среды, находясь с ним в тепловом контакте. Технический результат - повышение прочности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Пластинчатый теплообменник и теплонасосное устройство // 2554706

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Пластинчатый теплообменник включает в себя стопу из множества пластин, каждая из которых имеет вход и выход для текучей среды. Каждые соседние две пластины скреплены друг с другом в своих областях, где верхние части гофреного участка, предусмотренного в нижней из пластин, и нижние части гофреного участка, предусмотренного на верхней из пластин, перекрывают друг друга, если смотреть в направлении укладки стопой. В частности, верхняя часть, входящая в число верхних частей гофреного участка нижней пластины и являющаяся соседней с каждым из входа и выхода, имеет планарную форму. Технический результат - увеличение прочности пластинчатого теплообменника на сжатие. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 30 ил.

Охлаждающий модуль и способ изготовления // 2559214

Изобретение относится к способу изготовления охлаждающего модуля (10) в виде корпуса с внутренним пространством (24) для размещения батарейных ячеек (22), причем корпус имеет между впускной и выпускной зонами один или несколько параллельных друг другу охлаждающих каналов (20) и выполняется, по меньшей мере, частично из одного или нескольких отрезков полого профиля (30). Технический результат - создание альтернативного способа изготовления охлаждающего модуля с одновременным снижением затрат. 4 н. и 28 з. п. ф-лы, 27 ил.

Теплообменник с двусторонним рисунком углублений // 2561356

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Теплообменник содержит множество пластин, каждая из которых содержит множество углублений, при этом углубления содержат вершины и основания, вершины, по меньшей мере, одной пластины теплообменника соединены с основаниями смежной пластины теплообменника и, по меньшей мере, часть углублений соединена с, по меньшей мере, одним смежным углублением посредством участка стенки. Технический результат - повышение эффективности и стабильности теплообменника. 15 з.п.ф-лы, 14 ил.

Способ изготовления гофрированного листа для теплообменника из композиционных материалов // 2562274

Изобретение относится к производству гофрированных листов из композиционных материалов для высокотемпературных теплообменников перекрестного типа, используемых в авиационной и ракетно-космической технике, дизельных двигателях, бойлерах и т.д. Способ изготовления гофрированного листа для теплообменника из композиционных материалов включает изготовление препрега с последующим его расположением на поверхности основания с зигзагообразным профилем, точно воспроизводящим внутренний контур формуемого гофрированного листа; нанесение на поверхность профиля основания адгезионного слоя и обеспечение полного прилегания препрега к основанию по всей поверхности зигзагообразного профиля основания; выравнивание гофры по высоте ответной прижимной плитой, нагрев для карбонизации сборки из основания с приклеенным к нему гофрированным препрегом и ответной прижимной плитой; охлаждение сборки и извлечение из нее полученного гофрированного листа, уплотнение гофрированного листа карбидом кремния из газовой фазы метилсилана. При этом препрег изготавливают из нетканого материала на основе волокна карбида кремния или углерода толщиной от 0,1 до 0,35 мм. При этом перед формированием препрега нетканый материал со стороны профиля основания соединяют с непроницаемой при комнатной температуре для адгезионного слоя и связующего полимерной пленкой, разлагающейся без коксового остатка во время карбонизации. Изобретение позволяет уменьшить массу гофрированного листа и повысить теплосъем через гофру. 1 ил., 2 пр.

Теплообменная поверхность (варианты) // 2569540

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к теплоэнергетическим установкам, используемым для помещений, зданий, сооружений, а также в различных промышленных газотурбинных установках. Теплообменная поверхность, имеющая на поверхности выемки с переменной глубиной и шириной, в каждой из которых выполнены ребра, причем ребра расположены вдоль основного потока в верхней по потоку части и образуют две диффузорные полости. Технический результат - увеличение теплоотдачи за счет увеличения мощности теплового потока в диффузорных полостях и, как следствие, уменьшение габаритов теплообменной поверхности. 3 ил.

Система распределения потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами // 2575382

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при разработке блоков пластинчато-ребристых теплообменников, применяемых в криогенных установках различного назначения. Система распределения каждого из теплообменивающихся потоков между параллельно включенными теплообменными аппаратами в блоках пластинчато-ребристых теплообменников, входящих в состав криогенных установок, выполнена в виде комбинации подводящих и отводящих трубопроводов теплоносителей к аппаратам, общих подводящих и отводящих коллекторов и отдельных подводящих и отводящих трубопроводов на каждый из аппаратов - ответвлений. Выравнивание распределения потоков между аппаратами осуществляется за счет подбора такого соотношения между относительными площадями ответвлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициентов сопротивлений подводящих и отводящих частей коллекторов, коэффициента расхода, совокупность которых обеспечивает неравномерность распределения потоков теплоносителей по отдельным аппаратам в блоках пластинчато-ребристых теплообменников не более 2%. Достигается обеспечение равномерного распределения всех теплообменнивающихся потоков между параллельно включенными теплообменниками в блоках пластинчато-ребристых теплообменников криогенных установок.

Высокоэффективное извлекающее тепло вентиляционное устройство // 2596291

Извлекающая энергию система, имеющая устройство, которое обеспечивает теплообмен и влагообмен между проходящими через него воздушными потоками, причем данное устройство имеет две или более многослойные композитные конструкции, где многослойную композитную конструкцию составляют пористая жесткая или полужесткая структура, имеющая множество отверстий, проходящих от первой поверхности до второй поверхности, которая может быть гофрированной, и полимерная пленка, содержащая сульфонированный блок-сополимер, прикрепленная, по меньшей мере, к одной из первой и второй поверхностей структуры и покрывающая вышеупомянутое множество отверстий. 4 н. и 34 з.п. ф-лы, 19 ил., 1 табл.

Теплообменная поверхность // 2610636

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в различных теплообменных аппаратах. Теплообменная поверхность, содержащая расположенные в коридорном или шахматном порядке, параллельными рядами основные «безотрывные» выемки, при этом выемки в плане выполнены диффузорной формы по направлению движения основного потока теплоносителя со скругленными внутренними углами, донная часть выемок в плоскости их меридионального сечения образована двумя плавно соединяющимися между собой входным и выходным участками, входной участок имеет диффузорную форму и соединен скруглением с входной кромкой выемки по ее периметру, а выходной участок - конфузорной формы соединен скруглением с выходной кромкой выемки по ее периметру. Кроме того, между основными «безотрывными» выемками расположены дополнительные «безотрывные» или «отрывные» выемки различной формы. Технический результат – уменьшение габаритов теплообменного устройства и повышение эффективности системы охлаждения. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Панель холодильника-излучателя // 2610732

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам теплообмена. Панель холодильника-излучателя содержит теплоизлучающую пластину из композиционного материала и металлические трубки для теплоносителя, размещенные между теплоизлучающей пластиной и накладками из композиционного материала. Каждая накладка соединена с пластиной и содержит участок, форма которого соответствует форме металлической трубки. В теплоизлучающей пластине выполнены цилиндрические канавки, с размещенными в них металлическими трубками для теплоносителя. Накладки и теплоизлучающая пластина выполнены из углерод-углеродного композиционного материала. Теплоизлучающая пластина имеет расположенные между трубками отверстия, содержащие натянутые углеродные волокна с теплопроводностью более 300 Вт/м⋅К. Изобретение может быть использовано в конструкциях спутников и энергетических установок. Техническим результатом изобретения является снижение массы панели холодильника-излучателя при увеличении эффективного сброса тепла. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.