Кожухопластинчатый теплообменник



Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник
Кожухопластинчатый теплообменник

 


Владельцы патента RU 2569406:

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, пакет пластин, установленный в корпусе, и патрубки подвода и отвода теплоносителей. Пакет пластин состоит из размещенных между двумя плоскими основаниями одинаковых n 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. При этом плоские основания пакета пластин соединены с крышками корпуса. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении интенсивности теплообмена, а также в обеспечении возможности работы при высоких давлениях и при высоких перепадах давлений теплоносителей. 9 з.п. ф-лы, 5 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.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является кожухопластинчатый теплообменник, содержащий корпус с двумя крышками, пакет пластин, установленный в корпусе, и патрубки подвода и отвода теплоносителей, раскрытый в патенте RU 2206851 С1, 20.06.2003.

Основными недостатками известных решений, в том числе наиболее близкого аналога, являются:

- невозможность работы при высоких давлениях и при высоких перепадах давлений теплоносителей, поскольку конструкция пакета пластин в известных решениях не способна выдерживать стягивающие усилия;

- недостаточно интенсивный теплообмен.

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, пакет пластин, установленный в корпусе, и патрубки подвода и отвода теплоносителей. Пакет пластин состоит из размещенных между двумя плоскими основаниями одинаковых n 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. При этом плоские основания пакета пластин соединены с крышками корпуса.

Корпус может быть выполнен цилиндрическим.

Каждая пластина пакета может быть выполнена в форме круга со срезанными сегментами.

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/м·K и поддающегося физической обработке, в частности из металла.

В зазор между корпусом и пакетом пластин могут быть установлены гребенки, выполненные из сплющенных трубок. Гребенки могут быть выполнены из герметика.

Плоские основания выполнены из того же материала, что и пластины, например из металла.

Каждая пластина содержит плоскую периферийную кромку, при этом на пластине выполнены выштамовки с отверстиями, образующими при сборке пластин в пакет раздающий и сборный коллекторы теплоносителя.

Пластины соединены между собой по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам с отверстиями, образующими раздающий и сборный коллекторы теплоносителя.

Крайние пластины пакета соединены с плоскими основаниями по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам с отверстиями.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг. 1 и 2 - представлен общий вид кожухопластинчатого теплообменника (со стороны коллекторов первого и второго теплоносителей соответственно).

Фиг. 3 - представлен фрагмент пакета пластин кожухопластинчатого теплообменника.

Фиг. 4 - изображена проекция на диагональную плоскость пакета пластин кожухопластинчатого теплообменника.

Фиг. 5 - представлена пластина кожухопластинчатого теплообменника (вид сверху).

Предлагаемое устройство содержит корпус 1 с двумя крышками 2, 3, пакет 4 пластин 5, установленный в корпусе 1, и патрубки подвода 6 и 6′, патрубки отвода 7 и 7′ соответственно первого и второго теплоносителя. Пакет 4 пластин состоит из размещенных между двумя плоскими основаниями 8 одинаковых n пластин 5 сетчато-поточного типа с турбулизаторами в виде полых двусторонних выступов 9 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 9 соединены седловидными перемычками 10. При этом плоские основания 8 пакета 4 пластин соединены с крышками 2, 3 корпуса 1. Число n пластин в пакете может варьироваться от 2 до 2000 штук.

В приведенном на Фиг. 1 и 2 варианте исполнения теплообменника: в каждой крышке 2 и 3 предусмотрены входное и выходное сквозные отверстия для подвода и отвода теплоносителей. С внешней стороны к крышкам подсоединены патрубки подвода и отвода теплоносителей, установленные соосно соответственно входному и выходному отверстиям крышки. Патрубки служат для соединения теплообменника с элементами обвязки при эксплуатации. Возможен также вариант исполнения, когда в крышке 2 выполнены только входные отверстия для подвода первого и второго теплоносителей, а в крышке 3 только выходные отверстия для отвода указанных теплоносителей.

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

Между корпусом 1 и пакетом 4 пластин 5 располагаются гребенки 11, задающие направление течения теплоносителя сквозь пакет 4 пластин. Гребенки 11 могут быть выполнены из сплющенных трубок. Гребенки 11 вставляют в зазоры между парами пластин в ряд с двух сторон пакета 4.

На каждой пластине выполнены коллекторные выштамовки 13 с центрально расположенными в них отверстиями 12 и технологической плоскостью, окаймляющей пластины (плоской периферийной кромкой 14). 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 14 расположены в разных плоскостях оснований выступов 9. При наборе пакета 4 пластин 5 плоская периферийная кромка 14 первой пластины приваривается к плоской периферийной кромке 14 второй пластины, следующая пластина приваривается к ним по коллекторным выштамповкам 13, и так далее до тех пор, пока не наберется необходимое число пластин в пакете.

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.

Устройство работает следующим образом.

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

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 в пакет 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 входное отверстие в крышке поступает в раздающий коллектор, сформированный в пакете 4 пластин 5, из этого коллектора теплоноситель поступает в щелевые каналы сложной формы, образованные между соседними пластинами 5, и перемещается по этим каналам к сборному коллектору, далее к выходному отверстию в крышке и патрубку 7 отвода первого теплоносителя.

Второй теплоноситель через патрубок 6′ и входное отверстие в крышке поступает во входной коллектор, сформированный между внутренней стенкой корпуса 1 теплообменника, пакетом 4 пластин 5 и установленными по обеим сторонам пакета 4 пластин гребенками 11. Наличие гребенок 11 предотвращает перетекание теплоносителя между корпусом 1 и пакетом 4 пластин. Из входного коллектора второй теплоноситель поступает в щелевые каналы сложной формы, образованные между соседними пластинами 5, и перемещается по этим каналам к выходному коллектору, затем к выходному отверстию в крышке и патрубку 7′ отвода второго теплоносителя. Давление второго теплоносителя больше давления первого теплоносителя.

При этом первый теплоноситель перемещается перпендикулярно второму таким образом, что каждая пластина в пакете с одной стороны омывается горячим теплоносителем, а с другой - холодным теплоносителем.

Один теплоноситель за счет теплопередачи отдает тепло пластине, которая в свою очередь отдает тепло другому теплоносителю.

Тонкие пластины имеют небольшое термическое сопротивление, сложная форма каналов обеспечивает турбулентность потока теплоносителя, за счет чего теплообменник обладает высокой эффективностью теплопередачи.

1. Кожухопластинчатый теплообменник, содержащий корпус с двумя крышками, пакет пластин, установленный в корпусе, и патрубки подвода и отвода теплоносителей, отличающийся тем, что пакет пластин состоит из размещенных между двумя плоскими основаниями одинаковых n 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, при этом плоские основания пакета пластин соединены с крышками корпуса.

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

3. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 2, отличающийся тем, что каждая пластина выполнена в форме круга со срезанными сегментами.

4. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что пластины выполнены из ленты толщиной 0,07÷0,30 мм.

5. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что в зазор между корпусом и пакетом пластин установлены гребенки, выполненные из сплющенных трубок.

6. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 5, отличающийся тем, что гребенки могут быть выполнены из герметика.

7. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что плоские основания выполнены из того же материала, что и пластины.

8. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что каждая пластина содержит плоскую периферийную кромку, при этом на пластине выполнены выштамовки с отверстиями, образующими при сборке пластин в пакет, раздающий и сборный коллекторы теплоносителя.

9. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 8, отличающийся тем, что пластины соединены между собой по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам с отверстиями, образующими раздающий и сборный коллекторы теплоносителя.

10. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 8, отличающийся тем, что крайние пластины пакета соединены с плоскими основаниями по плоским периферийным кромкам или по выштамповкам с отверстиями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменному узлу для поворотного регенеративного подогревателя. Теплообменный узел содержит множество теплообменных элементов, расположенных в стопку на расстоянии друг от друга.

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.

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 использоваться при изготовлении пластинчатых теплообменников. Пластинчатый теплообменник блочного типа содержит пакет (30) теплообменных пластин, которые включают первую теплообменную пластину (51) и вторую теплообменную пластину (52).

Изобретения могут быть использованы в химической промышленности. Изотермический химический реактор (1) с паровым охлаждением имеет вертикальный корпус (2) и содержит пластинчатый теплообменник (8), погруженный в слой катализатора (7), патрубок (10) впуска воды и пароотводный патрубок (11), систему труб для распределения воды (12) по испарительным каналам пластин (9, 9A) теплообменника (8) и сбора с них потока пара.

Изобретение относится к теплообменнику (102) пластинчатого типа, содержащему: теплообменный узел (104); торцевые панели (106) и соединительные элементы (107) торцевых панелей, посредством которых присоединены торцевые панели (106).

Изобретение относится к области теплотехники и может использоваться в тепломассообменных аппаратах воздушного охлаждения. Тепломассообменный аппарат, включающий теплообменные блоки, ороситель, вентиляторы, накопитель воды, циркуляционный насос, распределитель воздуха и каплеотбойную секцию, отличающийся тем, что теплообменные блоки выполнены из попарно соединенных параллельных теплопередающих пластинчатых элементов, образующих внутренний узкий канал для охлаждаемого продукта и внешние широкие каналы для водовоздушного потока, снабженные профилированными перегородками для отбоя жидкости и полками для накопления жидкости, обеспечивающими режим капельного орошения теплопередающей поверхности.

Устройство пластинчатого испарителя с падающей пленкой содержит корпус, имеющий впуск (11) для жидкости, подлежащей испарению, и установленный в нем пакет вертикально расположенных теплопередающих пластин (4) с промежутками пластин, каждый второй из которых образует область (28) испарения, а другие промежутки пластин образуют области (30) конденсации тепловыделяющего пара, и дополнительно содержит первые уплотнения (13, 14), которые в верхней части указанных промежутков пластин, образующих области (28) испарения, ограничивают распределительные камеры (27), каждая из которых находится в сообщении по потоку жидкости с по меньшей мере одной областью (28) испарения посредством путей (17, 18) потока, разнесенных по ширине пакета, при этом теплопередающие пластины (4) имеют в верхней части сквозные отверстия (16), в которых установлена труба, соединенная с впуском (11) и продолжающаяся вдоль длины всего пакета пластин, при этом труба имеет периферийную стенку с отверстиями, распределенными по длине трубы и находящимися в сообщении по потоку с распределительными камерами (27), для подачи жидкости, подлежащей испарению, из впуска (11) в распределительные камеры через указанные отверстия.

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.

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.

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.

В теплообменнике (12), включающем уложенные друг над другом в виде штабеля пары пластин (29), причем между обеими пластинами (30, 31) одной пары пластин (29) образовано первое проточное пространство для пропуска первой текучей среды, второе проточное пространство (21) для пропуска второй текучей среды, причем второе проточное пространство (21) образовано между двумя соседними парами пластин (29), впускное отверстие (32) для впуска первой текучей среды, выпускное отверстие (33) для выпуска первой текучей среды, пластины (30, 31) имеют по меньшей мере одно удлиненное отверстие, в частности по меньшей мере одно удлиненное щелевое отверстие, для уменьшения напряжений в пластинах (30, 31). Технический результат - повышение устойчивости теплообменника к высоким термическим и механическим нагрузкам, увеличение ресурса работы. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх