Пакет пластинчатого теплообменника перекрестноточного типа

 

1 ., !

< 658393

Союз Советскми

Соцналнстическни

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 27.01.77 (21) 2452279/29-06 (51) M. Кл.

F 28 F:?/08

F 28 D 9/00 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударстиииьй иамитет

СССР па делам изабретеиий в а.ирытий (28) Приоритет—

Опубликовано 25.04.79. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 28.О т. 7У (58) УДКГ)21.565. .9442 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. В. Барсуков, Н. Г, Музалевский и Е. Б. Сучков (71) Заявитель (54) ПАКЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИ КА

ПЕРЕКРЕСТНОТОЧНОГО ТИПА

Изобретение относится к теплообменной технике, в частности пластинчатым теплообменникам перекрестноточного типа из нержавеющей стали, предназначенным для работы в системах охлаждения воздуха, масла и топлива.

Известны пластинчатые теплообменнрки перекрестноточного типа, представляющие собой пакеты плоских листов, между которыми расположены соединенные с ними гофрированные пластины. В смежных полостях пакета гофрированные пластины рас. положены под прямым углом очна к другой и образуют перекрестные каналы для прохода теплообменивающихся сред, Боковые стороны этих каналов закрыты брусками прямоугольного или квадратного сечения. Бруски, ограничивающие каналы; образованные плоскими листами и гофрированными пластинами, устанавливают по двум противоположным краям плоских листов, они придают пакету необходимую жесткость. Соединение плоских листов с брусками и гофрированными пластинами в единую конструкцию происходит при пайке пакета зв -.чет припоя, наносимого предварительно на плоские листы слоем заданной толщины и состава 11).

Однако на краях разделительных листов как при изготовлении, так и при эксплуатации возникают деформации и трещины, при5 водящие к потере герметичности пакета, что снижает ресурс работы теплообменннка. Наиболее подвержены деформации и растрескиванию края разделительных листов по всему периметру пакета, а также и центральная часть листов, расположенных в крайних слоях по обеим сторонам пакета.

Деформация и растрескивание краев листов и крайних листов в пакете вызывается термическими напряжениями в разделительных листах, возникающими за счет термических градиентов в пакете теплообменника, которые создаются как при его изготовлении (при нагреве под пайку);, так и при эксплуатации. При определенных условиях (интенсивный нагрев под пайку, резкие изменения температурного режима эксплуатации и др.) . термические напряжения вызывают в резделительных листах усилия, достаточные для деформацич и разрыва листов.

Известен пакет пластннчатага теплаабменника перекрестнаточнага типа,. в котором для предатвра цення растрескивания краев разделительных листов бруски, расположенные па краям каналов, выполнены не пря- . моугольной, а (-образной формы. Горизонтальные участки (-образных брусков направлены внутрь пакета, в результате плошадь контакта бруска (-образной формы с раэ. делитМным листом больше, чем прн грименении квадратных брусков. В.связи с:тем, чта наибольшие термические напряжения при эксплуатации испытывают разделительные листы в крайних слоях по обеим сторонам пакета, величина горизонтальных участков (-образных брусков принята наибольшей у брусков в крайних слоях пакета, а к центру пакета величину горизонтальных участков брусков постепенно уменьшают. В пространство между горизонтальными участ.Камн (-образных брусков помещают гофрированные пластины шириной, равной ширине горизонтальных участков (2(.

Применение брусков (-образной формы способствует предотвращению растрескивания в процессе эксплуатации лишь краев разделительных листов .и практически не уменьшает ни растрескиваиия центральной части разделительных листов в крайних слоях пакета, ни деформацию краев разделительных листов при нагреве пакета под пай ку.при его изготовлении. Кроме этого, такой пакет() недостаточно техиологнчен, так как содержит значительное количество типоразмеров деталей (брусков и гофрировайных, пластин} одного функционального назна- чения, что усложняет технологический процесс изготовления пакета.

Наиболее близким по технической сущности к преддоженному является конструкция пакета пластинчатого теялообменника перекрестиотбчного тйпа., в котором разделительные листы выполняют по длине и ширине несколько большимн, чем гофрированные пластины. Свободные от контакта с гоф рироваиными пластинами края разделитель», " ных листов выполнены с изгибом U-образ ной формы и в смежных листах пакета ото- гнуты соответственно внутрь и наружу для образования замковых соединений р сборке листов в пакет P) .

Замковое соединение практически ие павы пает прочности центральной части разделительных листов и не способствует нред-. отвращению их растрескивания. Для того, чтобы замковое соединение обладало достатач .ой степенью прочности и герметичности, необходимо, чтобы вертикальная часть изгиба U-образной формы имела достаточную величину (на практике 3 — 4 мм), тем самым ограничивается минимальная высота каналов для прохода теплаобменивающихся сред. Кроме того, выполнение изгиба U-образной формы требует применени® =пецнальной оснастки, а сборка листов в пакет связана с большими затратами ручного труда.

При приварке к пакету патрубков зачастую происходит прожег замкового соединения и разгерметизация пакета. Для устранения же негерметицнасти применяют ручную падпайку с использованием дефицитных серебросадержащнх припаев.

Целью изобретения является увеличение ресурса эксплуатации пакета пластинчатого теплаобменника перекрестноточнога типа путем повышения прочности и герметичнасти соединения листов.

Это достигается тем, что в предложенном пакете разделительные листы выполняют несколько больших размеров, чем гофрированные пластины, и свободные от контакта с гофрированными пластинами края разделительных листов, расположенные от брус:ков со стороны, противоположной каналам, выполнены утолщением, в 2 — 5 раэ превы- ш "ющим толщину листа, а листы, размещенные по. краям пакета, выполнены толщиной, большей толщины остальных листов в 2 — 5 ,раз, при отношении количества первых листов к количеству последних от l:5 до 1:15.

Края более толстых листов можно выполнять без утолщения, так как толщина крайних листов практически совпадает с величиной утолщения краев более тонких центральных листов пакета.

Величину отношения утолщения к тол: щине листа выбирают из условия обеспечеups устойчивости краев разделительных листов под действием термических напряжений зиикающих в листах в процессе эксплуат ции пакета и в процессе нагрева его под пайку прн изготовлении. Конкретно величину утолщения краев разделительных листов устанавливают. с .учетом размеров пакета, толщины разделительиых листов, скорости нагрева пакета под пайку, условий эксплу-. атации. Интервал соотношений позволяет повышать, прочность края разделительных листов-.за счет увеличения толщины края .листа таким образам, чтобы предотвратить деформацию. и растрескнвание края листа под действием термических напряжений. Ширина утолщения находится в пределах 0,5—

2,0 мм. Технологически выполнить утолщение шириной менее 0,5 мм весьма затрудни;тельно. а ширина более 2,0 мм вызывает неоправданное увеличение размеров н веса разделительных. листов. Утолщение краев разделительных листов выполняют одним из юе следующих способов; механической гибкой краев, оплавлением краев листов электрической дугой, наплавкой металла на края листов.

Отношения толщины листов, размещаемых по краям йакета, их количества к толИ щьне в количеству центральных листов пакета приняты таким образам, чтобы эа счет повышения толщины листов, подвергающихся наибольшим термическим напряжениям, 658393

Формула азсбрегеиия

4Х

HH И И Г! И .Заказ 2036/ЗЬ Тираж Ж! Поддаете

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проактиаа, 4 повысить их устойчивость и тем самым предотвратить деформацию и растрегкивание лис1ов в процесс< эксплуатации пакета. Конкретные велич!!ны-толщины листов, нх количество и закономерность изменения толщины листов от центра пакета к краям устанавливают экспериментально для каждого типоразмера пакета с учетом условий эксплуатации.

На чертеже схематически изображен предложенный пакет пластинчатого теплообменника перекрестноточного типа. ье

Пакет состоит из гофрированных пластин 1, разделительных листов 2 с утолщением по краям 3, брусков 4 и разделительных листов

5, выполненных с большей толщиной и раз-мещаемых по краям пакета.

Принцип работы пакета пластинчатого теплообменника перекрестноточного типа за;ключается в следующем.

Через пололи пакета (последовательно развернутые на 90 одна относительно другой) с двух смежных сторон пропускают под давлением соответственно горячую и холодную теплообменивающиеся среды. Потоки сред в пакете движутся в.смежных полостях между параллельными разделительными листами 2 н 5, через которые и осуществляется теплообмен между горячей и холодной теплообменивающимися средами, в результа те которого происходит требуемое изменение нх температур.

Налйчие в конструкции йакета разде лительных листов с утолщением по краям н листов большей толщины, размещаемых в крайних слоях по обеи, сторонам лак та, позволяет говысчть прочность конструкций пакета, цре отвратить деформацию и рас.. трескивание разделительных листов, улучшить герметичность пакета, увеличить ре-" сурс его эксплуатации и обеспечить высокую технологичность изготовления.

Пакет пластинчатого теплообменника перекрестноточного типа, содержащий плоские листы с рйсположеннымп между ними гофрированными! пластинами, бруски, установленные пь двум противолежащим сторонам пластин и ограничивающие каналы для геплообменивающихся . сред, н свободные участки листов, расположенные ot брусков со стороны, противоположной каналам,.отличаюи4ийся .тем, что, с целью увеличения ресурса эксплуатации путем повышения прочности и герметичности соединения листов, свободные участки последних выполнены с утолщением, в 2 — 5 рвз превышающим толщину листа, а листы, размещенные по краям пакета, выполнены толщиной, большей толщины остальных листов в 2 — 5 раз, нри отношении количества первых листов к количеству последних от 1:5 до 1:15.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. Патент США ¹. 3166122, кл. 65 — 139, 1965;

2. Патент США № 3601186, кл. 165 — 166, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР № 237177, кл, F 28 г 3/08, 1968,