Кожухопластинчатый теплообменник



Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник

 


Владельцы патента RU 2559412:

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

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменных аппаратах. Кожухопластинчатый теплообменник содержит корпус с двумя крышками, патрубки подвода и отвода теплоносителей и установленный в корпусе пакет пластин с отверстиями, образующими коллекторы первого теплоносителя, при этом между указанными коллекторами расположены каналы второго теплоносителя. Пакет пластин выполнен в виде кругового цилиндра и состоит из по меньшей мере одной секции. Секция содержит n 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, причем основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований. Соседние выступы соединены седловидными перемычками. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении интенсивности теплообмена, а также в обеспечении возможности работы при высоких давлениях и при высоких перепадах давлений теплоносителей. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в любых отраслях промышленности, в том числе космической, авиационной, химической, для охлаждения или нагрева различных текучих сред.

Из уровня техники известны различные варианты исполнения кожухопластинчатых теплообменников, содержащих корпус с установленным в нем пакетом пластин, например: RU 2181186 С1, 10.04.2002, RU 2100733 С1, 27.12.1997, RU 2206851 С1, 20.06.2003.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является раскрытый в патенте RU 2181186 С1, 10.04.2002, кожухопластинчатый теплообменник, содержащий корпус с двумя крышками, патрубки подвода и отвода теплоносителей и установленный в корпусе пакет пластин с отверстиями, образующими коллекторы первого теплоносителя, при этом между указанными коллекторами расположены каналы второго теплоносителя.

Недостатком известных решений, в том числе наиболее близкого аналога, является недостаточно интенсивный теплообмен, а также невозможность работы при высоких давлениях и при высоких перепадах давлений теплоносителей, поскольку конструкция пакета пластин, раскрытая в известных решениях, не способна выдерживать стягивающие усилия, обеспечивающие необходимую плотность контакта пластин.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении интенсивности теплообмена, а также в обеспечении возможности работы при высоких давлениях и при высоких перепадах давлений теплоносителей.

Для решения поставленной задачи и обеспечения технического результата предлагается кожухопластинчатый теплообменник, содержащий корпус с двумя крышками, патрубки подвода и отвода теплоносителей и установленный в корпусе пакет пластин с отверстиями, образующими коллекторы первого теплоносителя. При этом между указанными коллекторами расположены каналы второго теплоносителя. Пакет пластин выполнен в виде кругового цилиндра и состоит из по меньшей мере одной секции, которая содержит n 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. При этом основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований. Соседние выступы соединены седловидными перемычками.

В пластинах может быть выполнено от 4 до 8 отверстий. Каналы второго теплоносителя могут проходить перпендикулярно коллекторам первого теплоносителя.

Корпус может быть выполнен цилиндрическим.

В корпусе могут быть установлены гребенки. Гребенки могут быть жестко соединены с корпусом, например сваркой, или связаны с корпусом замковым соединением. Гребенки могут быть выполнены из сплющенных трубок. Гребенки могут быть выполнены из герметика.

Каждая пластина содержит плоскую периферийную кромку и выштамповки, в которых выполнены отверстия, образующие коллекторы первого теплоносителя.

Пластины могут быть соединены между собой по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам.

Теплообменные пластины могут быть выполнены из ленты толщиной 0,07+0,30 мм. При этом лента изготовлена из материала, обладающего теплопроводностью не ниже 80,4 Вт/мг·К и поддающегося физической обработке, в частности из металла. Плоские основания выполнены из того же материала, что и теплообменные пластины, например из металла. Плоские основания могут быть выполнены из другого материала, но с возможностью соединения с материалом основных панелей.

Пластины в каждой секции могут быть размещены между двумя плоскими основаниями, в которых выполнены отверстия для входа и выхода первого теплоносителя.

Крайние пластины секции могут быть соединены с плоскими основаниями по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам с отверстиями.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг. 1 представлен общий вид кожухопластинчатого теплообменника.

Фиг. 2 - фрагмент пакета пластин кожухопластинчатого теплообменника.

На Фиг. 3 изображена проекция на диагональную плоскость фрагмента пакета пластин кожухопластинчатого теплообменника.

На Фиг. 4 представлен фрагмент теплообменника, в корпусе которого установлена и жестко связана с ним гребенка.

На Фиг. 5 представлен фрагмент теплообменника, в корпусе которого установлена гребенка и связана с ним посредством замкового соединения.

На Фиг. 6 представлена пластина кожухопластинчатого теплообменника (вид сверху).

На Фиг. 7 представлен вариант исполнения теплообменника с организацией противоточного течения теплоносителей.

На Фиг. 8 представлен вариант исполнения теплообменника с организацией перекрестно-точного течения теплоносителей.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1 с двумя крышками 2, 3, установленный в корпусе 1 пакет 4 пластин 5 с отверстиями, образующими коллекторы первого теплоносителя, а также патрубки подвода 6 и 6', патрубки отвода 7 и 7' соответственно первого и второго теплоносителя (Фиг. 1).

Между коллекторами первого теплоносителя расположены каналы второго теплоносителя. Пакет 4 пластин 5 выполнен в виде кругового цилиндра. Пакет состоит из по меньшей мере одной секции 8, которая содержит размещенные между двумя плоскими основаниями 9 n одинаковых пластин 5 сетчато-поточного типа с турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов 10 одинаковой высоты в форме усеченных конусов, по вершинам которых стянуты пластины 5, образующие между собой сетку взаимных опор с прямоугольной структурой и каналами А теплоносителей между ними. Причем основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований, соседние выступы 10 соединены седловидными перемычками 11 (Фиг. 2 и 3). В варианте, когда пакет пластин состоит из одной секции, плоские основания 9 соединены с крышками 2, 3 корпуса 1. В варианте, когда пакет пластин состоит из нескольких секций, плоские основания 9 промежуточных секций соединены с плоскими основаниями 9 соседних секций, а плоские основания крайних секций соединены с крышками 2, 3 корпуса 1. Число секций в пакете может варьироваться от 1 до 30 штук, при этом каждая секция может содержать n пластин, выбранное из диапазона 2÷50 штук. Изготовление пакета пластин из секций при обеспечении возможности работы при высоких давлениях и при высоких перепадах давлений теплоносителей позволяет повысить ремонтопригодность теплообменника.

В крышке 2 выполнены сквозные отверстия для подвода первого теплоносителя. В крышке 3 предусмотрены сквозные отверстия для отвода первого теплоносителя. С внешней стороны к крышкам подсоединены патрубки подвода и отвода теплоносителей. Патрубки служат для соединения теплообменника с элементами обвязки при эксплуатации.

Корпус 1 соединяют с крышками 2, 3 при помощи сварки.

Между корпусом 1 и пакетом 4 пластин 5 располагаются гребенки 12 (Фиг. 4 и 5), задающие направление течения теплоносителя сквозь пакет 4 пластин. Гребенки 12 вставляют в зазоры между парами пластин в ряд с двух сторон пакета 4.

На каждой пластине (Фиг. 6) выполнены коллекторные выштамповки 13 с центрально расположенными в них отверстиями 14 и технологической плоскостью, окаймляющей пластины (плоской периферийной кромкой 15). При этом часть выштамповки, в которой выполнено отверстие, является плоской, и диаметр этой части больше диаметра отверстия. Плоскость части коллекторной выштамповки и плоскость периферийной кромки 15 расположены в разных плоскостях оснований выступов 10. При наборе каждой секции пакета 4 пластин 5 плоская периферийная кромка 15 первой пластины приваривается к плоской периферийной кромке 15 второй пластины, следующая пластина приваривается к ним по коллекторным выштамповкам 13, и так далее до тех пор, пока не наберется необходимое число пластин.

Конструкция пакета пластин способна выдерживать стягивающие усилия, обеспечивающие необходимую плотность контакта пластин при высоких давлениях теплоносителей, а также при высоких перепадах давлений теплоносителей. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение потока, интенсивную турбулизацию теплоносителей, сокращение относительной глубины ламинарного слоя на поверхности пластин и, как следствие, интенсивный теплообмен. Пакет пластин в виде кругового цилиндра прост в изготовлении. Теплообменник с пакетом пластин в виде кругового цилиндра не содержит застойных зон, а следовательно, работает эффективнее.

Устройство работает следующим образом.

Теплообменник предназначен для переноса тепла между различными средами, причем парами рабочих сред могут служить как газ-жидкость, так и жидкость-жидкость и газ-газ.

Теплопередающей поверхностью служат тонкие пластины сетчато-поточного типа с турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов одинаковой высоты в форме усеченных конусов. Основания выступов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований, соседние выступы соединены седловидными перемычками, образующими ребра жесткости. Пластины стянуты по вершинам выступов и образуют между собой сетку взаимных опор с прямоугольной структурой и каналами теплоносителей между ними (щелевые каналы сложной формы). Наличие седловидных перемычек усложняет форму каналов теплоносителя (каналы имеют более сложное переменное поперечное сечение), заставляя теплоноситель равномерно перемещаться по пластине, турбулизируясь при огибании встречающихся на пути колонн взаимных опор.

Первый теплоноситель через патрубок 6 и входные отверстия 16 в крышке поступает в раздающие коллекторы 17, сформированные в пакете 4 пластин 5, из этих коллекторов 17 теплоноситель поступает в щелевые каналы А сложной формы, образованные между соседними пластинами 5, и перемещается по этим каналам к сборным коллекторам 18, далее к выходным отверстиям 19 в крышке и патрубку 7 отвода первого теплоносителя.

Второй теплоноситель через патрубок 6' поступает во входной коллектор 20 с отверстиями 21, через которые теплоноситель поступает в зазор, сформированный между стенкой корпуса 1 теплообменника, пакетом 4 пластин 5 и установленными по обеим сторонам пакета 4 пластин гребенками 12. Наличие гребенок 12 предотвращает перетекание теплоносителя между корпусом 1 и пакетом 4 пластин. Далее второй теплоноситель поступает в щелевые каналы А сложной формы, образованные между соседними пластинами 5, и перемещается по этим каналам к выходным отверстиям 22, через которые теплоноситель поступает в выходной коллектор 23, затем к патрубку 7' отвода второго теплоносителя. Давление второго теплоносителя больше давления первого теплоносителя.

Конструкция пакета пластин позволяет устанавливать его в корпусе теплообменника таким образом, что возможна организация как противоточного, так и перекрестно-точного течения теплоносителей.

При организации противоточного течения теплоносителей (см. Фиг. 7) пакет пластин расположен в корпусе таким образом, что каналы второго теплоносителя проходят между соседними раздающими коллекторами, вдоль пластин и между соседними сборными коллекторами первого теплоносителя.

При организации перекрестно-точного течения теплоносителей (см. Фиг. 8) пакет пластин расположен в корпусе таким образом, что каналы второго теплоносителя проходят между раздающими и сборными коллекторами первого теплоносителя вдоль пластин.

При этом каждая пластина в пакете с одной стороны омывается горячим теплоносителем, а с другой - холодным теплоносителем. Первый теплоноситель за счет теплопередачи отдает тепло пластине, которая в свою очередь отдает тепло второму теплоносителю.

Тонкие пластины имеют небольшое термическое сопротивление, сложная форма каналов обеспечивает турбулентность потока теплоносителя, расположенные противоположно коллекторы второго теплоносителя обеспечивают противоток, за счет чего теплообменник обладает высокой эффективностью теплопередачи.

1. Кожухопластинчатый теплообменник, содержащий корпус с двумя крышками, патрубки подвода и отвода теплоносителей и установленный в корпусе пакет пластин с отверстиями, образующими коллекторы первого теплоносителя, при этом между указанными коллекторами расположены каналы второго теплоносителя, отличающийся тем, что пакет пластин выполнен в виде кругового цилиндра и состоит из по меньшей мере одной секции, которая содержит n 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, причем основания усеченных конусов выполнены в виде параллелограммов, стороны которых являются сторонами соседних оснований, соседние выступы соединены седловидными перемычками.

2. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что в пластинах выполнено от 4 до 8 отверстий.

3. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каналы второго теплоносителя проходят перпендикулярно коллекторам первого теплоносителя.

4. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен цилиндрическим.

5. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе установлены гребенки.

6. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 5, отличающийся тем, что гребенки жестко соединены с корпусом.

7. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 5, отличающийся тем, что гребенки связаны с корпусом замковым соединением.

8. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каждая пластина содержит плоскую периферийную кромку и выштамповки, в которых выполнены отверстия, образующие коллекторы первого теплоносителя.

9. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 8, отличающийся тем, что пластины соединены между собой по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам.

10. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1 или 8, отличающийся тем, что пластины в секции размещены между двумя плоскими основаниями, в которых выполнены отверстия для входа и выхода первого теплоносителя.

11. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 10, отличающийся тем, что крайние пластины секции могут быть соединены с плоскими основаниями по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам с отверстиями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться при изготовлении пластинчатых теплообменников. Пакет теплообменных пластин, выполненный для размещения внутри блочного теплообменника.

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться в пластинчатых теплообменниках. Устройство для обмена растворенными веществами или теплообмена между, по меньшей мере, первым и вторым потоками текучей среды, содержащее, по меньшей мере, первый и второй листы, каждый из которых имеет профилированную поверхность, причем каждый из листов имеет первую концевую часть и вторую концевую часть, которые снабжены наклонными промежуточными поверхностями между каждым каналом, имеющими наклон в направлении средней части соответствующего листа, при этом наклонные промежуточные поверхности находятся по существу на одном уровне с внешней верхней поверхностью каналов.

Группа изобретений относится к теплотехнике и может быть использована при изготовлении пластин теплообменников. Пластина (106) теплообменника, имеющая первые поверхностные части (210), расположенные вдоль первых краев (220) пластины и содержащие первые контактные области (214), и вторые поверхностные части (212), расположенные вдоль вторых краев (222) пластины.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Теплообменник, содержащий пакет, состоящий из группы пар теплообменных пластин (1b, 1с), выполненных из листового металла, имеющего трехмерный рельеф (2, 3), причем внутри указанной группы пар образован первый проточный канал, а между указанными парами теплообменных пластин образован второй проточный канал, при этом каждая теплообменная пластина имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие (5-8), причем теплообменник также содержит концевую пластину (1а), являющуюся крайней пластиной теплообменника, которая выполнена более толстой и из более жесткого материала, чем указанные теплообменные пластины, сквозное отверстие указанной концевой пластины (1а) имеет выступающую кромку (9), образующую отбортовку (10).

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 теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. .

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

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться при изготовлении пластинчатых теплообменников. Пакет теплообменных пластин, выполненный для размещения внутри блочного теплообменника.

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться в пластинчатых теплообменниках. Устройство для обмена растворенными веществами или теплообмена между, по меньшей мере, первым и вторым потоками текучей среды, содержащее, по меньшей мере, первый и второй листы, каждый из которых имеет профилированную поверхность, причем каждый из листов имеет первую концевую часть и вторую концевую часть, которые снабжены наклонными промежуточными поверхностями между каждым каналом, имеющими наклон в направлении средней части соответствующего листа, при этом наклонные промежуточные поверхности находятся по существу на одном уровне с внешней верхней поверхностью каналов.

Теплообменник содержит открытую камеру, трубопровод, который расположен внутри камеры и содержит вторую композицию, датчик уровня для поддержания заданного количества первой композиции в камере.

Группа изобретений относится к теплотехнике и может быть использована при изготовлении пластин теплообменников. Пластина (106) теплообменника, имеющая первые поверхностные части (210), расположенные вдоль первых краев (220) пластины и содержащие первые контактные области (214), и вторые поверхностные части (212), расположенные вдоль вторых краев (222) пластины.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в газо-газовых пластинчатых теплообменниках. Теплообменный элемент для пластинчатого противоточного теплообменника, содержит профильный лист и жестко связанный с ним проставочный лист с образованием каналов для прохождения рабочей среды, имеющих треугольное поперечное сечение на зигзагообразных рабочих участках и прямоугольное сечение меньшей высоты на концевых прямолинейных участках для подвода и отвода рабочей среды, причем профильный и проставочный листы теплообменного элемента имеют с боковых сторон борта равной высоты, превышающей высоту поперечного сечения канала на его рабочем участке, с двумя диагонально расположенными по концам бортов щелевидными окнами для подвода и отвода рабочей среды, а снизу проставочного листа с обоих концов по всей его ширине имеются отогнутые наружу опорные лапки, высотой, равной разности высот канала на его рабочем зигзагообразном и прямолинейном участках.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Пластинчатый теплообменник содержит множество пластин теплообменника, расположенных одна рядом с другой и образующих пакет пластин с первыми промежутками для первой среды и вторыми промежутками для второй среды.

Изобретение относится к смесительным теплообменным аппаратам. В смесительном теплообменнике каждая из форсунок системы подвода оросительной холодной воды состоит из двух соосных цилиндрических втулок, при этом внутри втулки меньшего диаметра соосно ей расположен шнек, внешняя поверхность которого представляет собой винтовую канавку, внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а во втулке большего диаметра соосно ей расположен штуцер, жестко закрепленный в ней через герметизирующую прокладку, при этом внутри штуцера соосно выполнено цилиндрическое отверстие, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор, который соединен с цилиндрической камерой, образованной внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра и торцевой поверхностью шнека, а к торцевой поверхности втулки меньшего диаметра прикреплены, по крайней мере, два наклонно расположенных стержня, на каждом из которых закреплены активные распылители, например, в виде лопастей, опирающихся в нижней части на упоры, закрепленные на стержнях, перпендикулярно их осям, причем стержни наклонены в сторону от оси форсунки, т.е.

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.

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°).

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.

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.
Наверх