EA030010B1 - Теплообменник - Google Patents

Теплообменник Download PDF

Info

Publication number
EA030010B1
EA030010B1 EA201691874A EA201691874A EA030010B1 EA 030010 B1 EA030010 B1 EA 030010B1 EA 201691874 A EA201691874 A EA 201691874A EA 201691874 A EA201691874 A EA 201691874A EA 030010 B1 EA030010 B1 EA 030010B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
section
collector
curvature
radius
core
Prior art date
Application number
EA201691874A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201691874A1 (ru
Inventor
Ясухиро Фудзита
Хироюки ТАКАХАСИ
Акихиро Танабе
Original Assignee
Сумитомо Пресижн Продактс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сумитомо Пресижн Продактс Ко., Лтд. filed Critical Сумитомо Пресижн Продактс Ко., Лтд.
Publication of EA201691874A1 publication Critical patent/EA201691874A1/ru
Publication of EA030010B1 publication Critical patent/EA030010B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249—Plate-type reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067—Heating or cooling the reactor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
    • F28F9/185—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding with additional preformed parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/06—Details of tube reactors containing solid particles
    • B01J2208/065—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2453—Plates arranged in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/2458—Flat plates, i.e. plates which are not corrugated or otherwise structured, e.g. plates with cylindrical shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2462—Heat exchange aspects the reactants being in indirect heat exchange with a non reacting heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2474—Mixing means, e.g. fins or baffles attached to the plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2481—Catalysts in granular from between plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2491—Other constructional details
    • B01J2219/2492—Assembling means
    • B01J2219/2493—Means for assembling plates together, e.g. sealing means, screws, bolts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2491—Other constructional details
    • B01J2219/2492—Assembling means
    • B01J2219/2493—Means for assembling plates together, e.g. sealing means, screws, bolts
    • B01J2219/2495—Means for assembling plates together, e.g. sealing means, screws, bolts the plates being assembled interchangeably or in a disposable way
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0022—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for chemical reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
    • F28F2009/0297—Side headers, e.g. for radiators having conduits laterally connected to common header
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/06—Fastening; Joining by welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Предложенный теплообменник (100) включает в себя участок (1) сердцевины, участок (2) коллектора и промежуточный элемент (3), причем радиус кривизны уголка (31a-31d) промежуточного элемента (3) имеет такую конфигурацию, что оказывается меньше, чем радиус кривизны на стороне участка коллектора.

Description

изобретение относится к теплообменнику, а конкретнее оно относится к теплообменнику, включающему в себя участок сердцевины, который совершает теплообмен, и участок коллектора, установленный на участке сердцевины.
Уровень техники
Вообще говоря, известен теплообменник, включающий в себя участок сердцевины, который совершает теплообмен, и участок коллектора, установленный на участке сердцевины. Теплообменник подобный этому, описан, например, в публикации патента Японии № 2011-80750 и публикации полезной модели Японии № 6-65775.
В публикации патента Японии № 2011-80750 и публикации полезной модели Японии № 6-65775 предложен теплообменник, включающий в себя теплообменный блок (участок сердцевины), который совершает теплообмен, участок коллектора для подачи текучей среды в теплообменный блок (на участок сердцевины) или выпуска текучей среды из теплообменного блока (с участка сердцевины) и промежуточный элемент (соединительную накладку), выполненный (выполненную) из металла и предусмотренный (предусмотренную) между теплообменным блоком (участком сердцевины) и участком коллектора. В этом теплообменнике, промежуточный элемент (соединительная накладка), выполненный (выполненная) из металла, сформирован (сформирована) из прямоугольного корпуса-каркаса (корпуса-каркаса, имеющего уголки, прямоугольные на виде в плане). Одна сторона промежуточного элемента (соединительной накладки) припаяна твердым припоем или приварена к теплообменному блоку (участку сердцевины), а другая сторона промежуточного элемента приварена к участку коллектора. Теплообменный блок (участок сердцевины) имеет форму прямоугольного параллелепипеда.
Известные патентные документы
Патентный документ 1: публикация патента Японии № 2011 -80750
Патентный документ 2: публикация полезной модели № 6-65775.
Сущность изобретения
Задача, решаемая изобретением
В общем случае, когда участок коллектора формируют посредством прессования, уголки участка коллектора формируют, придавая им форму с криволинейной поверхностью (дугообразную форму на виде в плане). В этом случае, уголки промежуточного элемента (соединительной накладки) в теплообменнике, соответствующем публикации патента Японии № 2011-80750 и публикации полезной модели Японии № 6-65775, являются прямоугольными на виде в плане, и поэтому возникает проблема, заключающаяся в том, что участок коллектора и промежуточный элемент нельзя связать друг с другом (на участке связи между участком коллектора и промежуточным элементом образуется зазор) из-за различия по форме между дугообразными уголками участка коллектора и прямоугольными уголками промежуточного элемента.
Таким образом, уголки промежуточного элемента можно формировать, придавая им дугообразную форму, чтобы их можно было сажать в дугообразные уголки участка коллектора. Вместе с тем, когда уголки промежуточного элемента формируют, придавая им дугообразную форму, чтобы их можно было сажать в дугообразные уголки участка коллектора, как только что описано, возникает такая проблема, что среди множества проточных каналов, по которым протекает текучая среда теплообменного блока, проточные каналы, располагающиеся в окрестности уголков теплообменного блока, имеющих прямоугольную форму на виде в плане, оказываются не накрытыми участком коллектора (промежуточным элементом) (т.е., остаются подверженными воздействию снаружи).
Данное изобретение предложено с целью решения вышеупомянутых проблем, и одна задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать теплообменник, в котором участок коллектора и промежуточный элемент можно связать друг с другом, подавляя при этом воздействие снаружи на проточные каналы участка сердцевины даже когда уголки участкам коллектора придана дугообразная форма.
Средства решения задачи
Чтобы добиться решения вышеупомянутой задачи, теплообменник, соответствующий аспекту данного изобретения, включает в себя участок сердцевины, который включает в себя проточный канал, по которому протекает каждая из первой текучей среды и второй текучей среды, и совершает теплообмен между первой текучей средой и второй текучей средой, участок коллектора, который установлен на участке сердцевины и позволяет первой текучей среде или второй текучей среде протекать в проточный канал или вытекать из проточного канала, и промежуточный элемент, который предусмотрен между участком сердцевины и участком коллектора, имеет форму рамы и связывает участок сердцевины и участок коллектора друг с другом, а имеющийся на стороне участка сердцевины радиус кривизны уголка промежуточного элемента меньше, чем имеющийся на стороне участка коллектора радиус кривизны уголка промежуточного элемента.
Как описано выше, в теплообменнике, соответствующем этому аспекту данного изобретения, имеющийся на стороне участка сердцевины радиус кривизны уголка промежуточного элемента, предусмотренного между участком сердцевины и участком коллектора, меньше, чем имеющийся на стороне участка коллектора радиус кривизны уголка промежуточного элемента, вследствие чего проточный канал,
- 1 030010
предусмотренный в уголке участка сердцевины, может быть накрыт промежуточным элементом, и поэтому участок коллектора и промежуточный элемент могут быть связаны друг с другом даже когда уголку участка коллектора придана дугообразная форма. Следовательно, даже когда уголку участка коллектора придана дугообразная форма, участок коллектора и промежуточный элемент могут быть связаны друг с другом так, что при этом подавляется воздействие снаружи на проточный канал участка сердцевины.
В случае вышеупомянутого теплообменника, соответствующего этому аспекту, теплообменник предпочтительно включает в себя каталитический реактор, в котором участок сердцевины наполнен катализатором, а промежуточный элемент включает в себя участок с изменяющимся радиусом кривизны, предусмотренный ближе к участку сердцевины и имеющий радиус кривизны на стороне участка сердцевины меньше, чем радиус кривизны на стороне участка коллектора, и участок с не изменяющимся радиусом кривизны, соединенный с участком с изменяющимся радиусом кривизны и предусмотренный ближе к участку коллектора и имеющий радиус кривизны уголка, по существу, не изменяющийся от стороны участка сердцевины к стороне участка коллектора. Когда участок сердцевины теплообменника наполнен катализатором, так что теплообменник используется в качестве каталитического реактора, необходимо периодически заменять катализатор. В этом случае, необходимо заменять катализатор и устанавливать участок коллектора снова посредством сварки после разрезания приваренного участка коллектора на границе между участком коллектора и промежуточным элементом. При этом части, образовавшиеся на границе между участком коллектора и промежуточным элементом и подвергшиеся негативному воздействию тепла из-за нагревания во время сварки, зачищают до проведения следующей сварки. Таким образом, в соответствии с данным изобретением, промежуточный элемент включает в себя участок с не изменяющимся радиусом кривизны, имеющий радиус кривизны уголка, по существу, не изменяющийся от стороны участка сердцевины к стороне участка коллектора, вследствие чего радиус кривизны участка с не изменяющимся радиусом кривизны не изменяется за счет резания на границе между участком с не изменяющимся радиусом кривизны и участком коллектора даже когда зачищают подверженную негативному воздействию тепла часть участка с не изменяющимся радиусом кривизны. Таким образом, участок с не изменяющимся радиусом кривизны и участок коллектора можно легко приварить друг к другу после зачистки части, подверженной негативному воздействию тепла.
В вышеупомянутом теплообменнике, в котором промежуточный элемент включает в себя участок с изменяющимся радиусом кривизны и участок с не изменяющимся радиусом кривизны, участок коллектора предпочтительно сформирован посредством прессования с приданием ему, по существу, прямоугольной формы, имеющей четыре дугообразных уголка, если смотреть в направлении, в котором установлен участок коллектора, а радиусы кривизны четырех уголков участка с не изменяющимся радиусом кривизны больше, чем в полтора раза превышают толщину участка коллектора и, по существу, равны радиусу кривизны участка коллектора на границе между участком с не изменяющимся радиусом кривизны и участком коллектора. Отметим, что радиусы кривизны уголков участка коллектора, на котором проведено прессование, по меньшей мере, в полтора раза превышают толщину участка коллектора. Таким образом, в соответствии с данным изобретением, радиусы кривизны уголков участка с не изменяющимся радиусом кривизны больше, чем в полтора раза превышают толщину участка коллектора и, по существу, равны радиусу кривизны участка коллектора на границе между участком с не изменяющимся радиусом кривизны и участком коллектора, вследствие чего участок коллектора, на котором проведено прессование, можно легко приварить к участку с не изменяющимся радиусом кривизны. Выражение "если смотреть в направлении, в котором установлен участок коллектора" формализует широкий замысел, включающий в себя случаи, в которых на теплообменник смотрят сверху, снизу и сбоку.
Помимо этого участок коллектора формируют посредством прессования, вследствие чего участок коллектора можно сформировать легко, в отличие от случая, когда участок коллектора формируют посредством сварки многочисленных элементов.
В вышеупомянутом теплообменнике, в котором промежуточный элемент включает в себя участок с изменяющимся радиусом кривизны и участок с не изменяющимся радиусом кривизны, участок коллектора и участок с не изменяющимся радиусом кривизны предпочтительно связаны друг с другом посредством сварки, и когда заменяют катализатор, предусмотренный на участке сердцевины, участок коллектора разрезают в той части, где он приварен к участку с не изменяющимся радиусом кривизны, катализатор заменяют, а после этого участок коллектора и участок с не изменяющимся радиусом кривизны снова связывают друг с другом посредством сварки. В соответствии с этой конструкцией, даже когда часть, подвергшуюся негативному воздействию тепла из-за нагревания во время сварки, участка с не изменяющимся радиусом зачищают до проведения следующей сварки, радиус кривизны участка с не изменяющимся радиусом зачищают до проведения следующей сварки не изменяется. Таким образом, в соответствии с данным изобретением, промежуточный элемент включает в себя участок с не изменяющимся радиусом кривизны, имеющий радиус кривизны уголка, по существу, не изменяющийся от стороны участка сердцевины к стороне участка коллектора, вследствие чего радиус кривизны участка с не изменяющимся радиусом кривизны не изменяется за счет резания на границе между участком с не изменяющимся радиусом кривизны и участком коллектора даже когда зачищают подверженную негативному воздей- 2 030010
ствию тепла часть участка с не изменяющимся радиусом кривизны, и поэтому участок с не изменяющимся радиусом кривизны и участок коллектора можно легко приварить друг к другу после зачистки части, подверженной негативному воздействию тепла. Следовательно, можно облегчить операцию замены катализатора.
В этом случае, в окрестности части участка коллектора, приваренной к участку с не изменяющимся радиусом кривизны, толщина 11 каждой из частей участка коллектора и участка с не изменяющимся радиусом кривизны, зачищенных из-за воздействия тепла, предпочтительно доходит до значения, выражаемого нижеследующей формулой (1), где 12 - толщина участка коллектора, а после зачистки каждого из участка коллектора и участка с не изменяющимся радиусом кривизны на толщину 11, участок коллектора и участок с не изменяющимся радиусом кривизны снова связывают друг с другом посредством сварки. В соответствии с этой конструкцией, по сравнению со случаем, в котором части, не являющиеся частями участка коллектора и участка с не изменяющимся радиусом кривизны, зачищенными из-за воздействия тепла, тоже зачищают, подавляется уменьшение длин участка коллектора и участка с не изменяющимся радиусом кривизны, и поэтому подавляется изменение положения по высоте удаляемой части, предусмотренной на участке коллектора. Следовательно, влияние эффекта спрямления, обуславливаемого резанием участка коллектора, можно подавить.
?1 = 2,0хл//2 ---(1)
Эффект изобретения
В соответствии с данным изобретением, как описано выше, даже когда уголку участка коллектора придана дугообразная форма, участок коллектора и промежуточный элемент можно связать друг с другом, подавляя при этом воздействие снаружи на проточный канал участка сердцевины.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлено перспективное изображение, демонстрирующее конструкцию теплообменника, соответствующего варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 2 представлено перспективное изображение в разобранном виде, демонстрирующее конструкцию теплообменника, соответствующего варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 3 представлен вид сбоку теплообменника, соответствующего варианту осуществления данного изобретения, если смотреть со стороны направления X.
На фиг. 4 представлен вид сбоку теплообменника, соответствующего варианту осуществления данного изобретения, если смотреть со стороны направления Υ.
На фиг. 5 представлен вид сверху участка сердцевины и промежуточного элемента теплообменника, соответствующего варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 6 представлен вид сбоку уголков участка сердцевины, промежуточного элемента и участка коллектора, соответствующих варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 7 представлено перспективное изображение промежуточного элемента и участка коллектора теплообменника, соответствующих варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 8 представлено перспективное изображение участка с изменяющимся радиусом кривизны промежуточного элемента теплообменника, соответствующего варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 9 представлен чертеж для иллюстрации способа замены катализатора в теплообменнике, соответствующем варианту осуществления данного изобретения.
Способы осуществления изобретения
Ниже приводится описание вариантов осуществления данного изобретения на основе чертежей.
Теперь, со ссылками на фиг. 1-8 и вид (а) на фиг. 9, будет описана конструкция теплообменника 100, соответствующего этому варианту осуществления.
Как показано на фиг. 1 и 2, теплообменник 100 включает в себя участок 1 сердцевины, участки 2 коллектора (участки 2а-2б коллектора) и промежуточные элементы 3 (промежуточные элементы 3а-3б). Участок 1 сердцевины, участки 2 коллектора, и промежуточные элементы 3 выполнены из металла.
Участок 1 сердцевины включает в себя проточные каналы 14 (см. фиг. 5), описываемые ниже, по которым соответственно протекают первая текучая среда, имеющая относительно высокую температуру, и вторая текучая среда, имеющая относительно низкую температуру, и которые имеют конфигурацию, обеспечивающую теплообмен между первой текучей средой, имеющей относительно высокую температуру, и второй текучей средой, имеющей относительно низкую температуру. Участок 1 сердцевины включает в себя участок 1 сердцевины пластинчато-реберного типа, в котором установлены в чередующемся порядке ребра 11 и отдельные пластины 12, как показано, например, на фиг. 5. В областях, окруженных ребрами 11 и отдельными пластинами 12, образованы проточные каналы 14 (см. фиг. 5). Проточные каналы 14, по которые протекает первая текучая среда или вторая текучая среда, наполнены катализатором (не показан). Таким образом, теплообменник 100 служит в качестве каталитического реактора. Как показано на фиг. 1 и 2, участок 1 сердцевины имеет форму прямоугольного параллелепипеда (по существу, прямоугольную форму, включающую в себя четыре уголка 1а на виде в плане).
Над участком 1 сердцевины, имеющим форму прямоугольного параллелепипеда, предусмотрен (на стороне направления Ζ1) участок 2а коллектора. Участок 2а коллектора снабжен приточным и отточным
- 3 030010
отверстием 21а, через которое втекают или вытекают текучие среды. Под участком 1 сердцевины предусмотрен (на стороне направления Ζ2) участок 2Ь коллектора, который снабжен приточным и отточным отверстием 21Ь. Сбоку от участка 1 сердцевины предусмотрен (на стороне направления Υ1) участок 2с коллектора, который снабжен приточным и отточным отверстием 21с. Сбоку от участка 1 сердцевины предусмотрен (на стороне направления Υ2) участок 26 коллектора, который снабжен приточным и отточным отверстием 216 (см. фиг. 3 и 4). Участки 2а-26 коллектора установлены на участке 1 сердцевины посредством сварки (или пайки твердым припоем). Участки 2а-26 коллектора имеют аналогичные конструкции, и поэтому ниже приводится подробное пояснение только участка 2а коллектора.
В соответствии с этим вариантом осуществления, участку 2а коллектора посредством прессования придают, по существу, прямоугольную форму, имеющую четыре дугообразных уголка 22а, если смотреть в направлении, в котором установлен участок 2а коллектора (т.е., сверху), как показано на фиг. 1-4. Каждый из концов 23а в продольном направлении на стороне направления Х1 и стороне направления Х2 имеет, по существу, дугообразную форму (см. фиг. 3), если смотреть в направлении X, и имеет, по существу, дугообразную форму (см. фиг. 4), если смотреть в направлении Υ. Корпусной участок 24а между двумя концами 23а в продольном направлении имеет, по существу, полуцилиндрическую форму.
Как показано на фиг. 6 и 7, участки (линейные участки 25а) участка 2а коллектора, находящиеся ближе к промежуточному элементу 3 а (на стороне направления Ζ2) выполнены, по существу, линейно (в форме плоской пластины) вдоль направления Ζ (вертикального направления). Ввиду того, что они сформированы посредством прессования, конфигурация четырех уголков 22а участка 2а коллектора такова, что радиусы К1 кривизны на границах А1 (участках, находящихся в контакте с промежуточным элементом 3 а; см. фиг. 6) между участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны промежуточного элемента 3а, описываемыми ниже, и участком 2а коллектора, по меньшей мере, в три раза превышают толщину 12 (см. фиг. 6) участка 2а коллектора. Изнутри участка 2а коллектора предусмотрен пластинчатый спрямляющий участок 26а (см. вид (а) на фиг. 9), который спрямляет протекание первой текучей среды в участок 1 сердцевины. Конструкция участка 2Ь коллектора (уголки 22Ь, и т.д.) является такой же, как конструкция участка 2а коллектора.
Участку 2с коллектора и участку 26 коллектора посредством прессования также приданы, по существу, прямоугольные формы, при этом четыре уголка 22с и четыре дугообразных уголка 226 имеют дугообразные формы с радиусами кривизны, по меньшей мере, в три раза превышающими соответствующие толщины участков 2с и 26 коллектора, если смотреть в направлении, в котором установлены участок 2с коллектора и участок 26 коллектора (т.е., в поперечном направлении), аналогично участку 2а коллектора. Длины участков 2с и 26 коллектора в продольном направлении, по существу, равны длинам участков 2а и 2Ь коллектора в продольном направлении, а длины участков 2с и 26 коллектора в направлении короткой стороны меньше, чем длины участков 2а и 2Ь коллектора в направлении короткой стороны. В остальном, конструкции участков 2а и 26 коллектора аналогичны конструкциям участков 2а и 2Ь коллектора.
Как показано на фиг. 1 и 2, между участком 1 сердцевины и участками 2 коллектора (участками 2а26 коллектора) предусмотрены промежуточные элементы 3 (промежуточные элементы 3а-36), каждый из которых имеет форму, по существу, прямоугольной рамы. Конфигурация промежуточных элементов 3 (промежуточных элементов 3а-36) обеспечивает связывание участка 1 сердцевины и участков 2 коллектора (участков 2а-26 коллектора) друг с другом. Промежуточные элементы 3а-36 имеют аналогичные конструкции, и поэтому ниже приводится подробное пояснение только промежуточного элемента 3 а.
В соответствии с этим вариантом осуществления конфигурация четырех уголков 31а промежуточного элемента 3а такова, что радиусы К2 кривизны на стороне участка 1 сердцевины меньше, чем радиусы К3 кривизны на стороне участка 2а коллектора, как показано на фиг. 5-8. В частности, промежуточный элемент 3 а включает в себя участки 32а с изменяющимся радиусом кривизны и участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны. Участки 32а с изменяющимся радиусом кривизны предусмотрены находящимися ближе к участку 1 сердцевины, а их конфигурация такова, что радиусы К2 кривизны на стороне участка 1 сердцевины меньше, чем радиусы К3 кривизны на стороне участка 2а коллектора. Участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны соединены с участками 32а с изменяющимся радиусом кривизны, предусмотрены находящимися ближе к участку 2а коллектора, а их конфигурация такова, что радиусы К3 кривизны уголков 331а, по существу, не изменяются от стороны участка 1 сердцевины к сторонне участка 2а коллектора. Промежуточному элементу 3 а посредством прессования придана форма, в которой радиусы кривизны уголков 31а изменяются.
Конкретнее, на стороне участка 2а коллектора радиусы К3 кривизны четырех уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны по меньшей мере в три раза превышают толщину 12 участка 2а коллектора (составляют, по меньшей мере, 312), а на стороне участка 1 сердцевины радиусы К2 кривизны четырех уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны, по существу, в полтора раза превышают толщину 12 участка 2а коллектора (составляют по меньшей мере 1,5 12). Иными словами, каждой из находящихся ближе к участку 1 сердцевины частей уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны придана форма, которая ближе к прямому углу по сравнению с находящимися ближе к участку 2а коллектора частями уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны.
- 4 030010
Радиусы КЗ кривизны четырех уголков 331а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, по существу, равны радиусам К1 кривизны участка 2а коллектора (составляют, по меньшей мере, 312) на границах А1 (см. фиг. 6 и 7) между участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участком 2а коллектора.
Конфигурация четырех уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны такова, что радиусы кривизны постепенно и непрерывно уменьшаются от стороны участка 2а коллектора к стороне участка 1 сердцевины. Конкретнее, радиусы кривизны четырех уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны постепенно уменьшаются от величины, по меньшей мере, в три раза превышающей толщину 12 участка 2а коллектора (составляющей, по меньшей мере, 312), до величины, по существу, в полтора раза превышающей толщину 12 участка 2а коллектора (составляющей, по существо, 1,512)
На границах А2 (см. фиг. 6 и 7) между участками 32а с изменяющимся радиусом кривизны и участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, радиусы К3 кривизны уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны, по существу, равны радиусам К3 кривизны уголков 331а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны. Конкретнее, радиусы кривизны уголков 31а постепенно увеличиваются от стороны участка 1 сердцевины к стороне участка 2а коллектора, и не изменяются от границ А2 между участками 32а с изменяющимся радиусом кривизны и участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны к границам А1 между участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участком 2а коллектора. Каждый из участков (соединительных участков 34а, которые соединяют один уголок и другой уголок друг с другом) промежуточного элемента 3 а, не являющихся четырьмя уголками 31а, имеет форму плоской пластины, включающую в себя плоскую поверхность от стороны участка 1 сердцевины до стороны участка 2а коллектора.
В соответствии с этим вариантом осуществления, в направлении (направлении Ζ), которое перпендикулярно поверхности участка 1 сердцевины и в котором установлен промежуточный элемент 3а, длины Ь1 участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны больше, чем длины Ь2 участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны (Ь1 > Ь2), как показано на фиг. 6. Например, длины Ь1 участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны по меньшей мере в два раза и не более чем в три раза превышают длины Ь2 участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны.
Конструкция промежуточного элемента 3Ь является такой же, как конструкция промежуточного элемента 3а. Длины промежуточных элементов 3с и 36 в продольном направлении, по существу, равны длинам промежуточных элементов 3а и 3Ь в продольном направлении, а длины промежуточных элементов 3с и 36 в направлении короткой стороны меньше, чем длины промежуточных элементов 3а и 3Ь в направлении короткой стороны. В остальном, конструкции промежуточных элементов 3с и 36 аналогичны конструкциям промежуточных элементов 3а и 3Ь. Конкретнее, аналогично промежуточному элементу 3а, конфигурация уголков 31Ь-316 промежуточных элементов 3Ь-36 тоже такова, что радиусы кривизны на сторонах участка 1 сердцевины меньше, чем радиусы кривизны на сторонах участков 2Ь-26 коллектора.
В соответствии с этим вариантом осуществления участок 2а коллектора и промежуточный элемент 3а связаны друг с другом посредством сварки. Когда заменяют катализатор, которым наполнен участок 1 сердцевины, участок 2а коллектора разрезают на участках (границах А1 между участком 2а коллектора и участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны), приваренных к промежуточному элементу 3а (участках 33а с не изменяющимся радиусом кривизны), катализатор заменяют, а после этого участок 2а коллектора и промежуточный элемент 3 а (участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны) снова связывают друг с другом посредством сварки. Участок 2Ь коллектора также разрезают аналогично участку 2а коллектора. Подробное описание способа замены катализатора будет приведено позже.
Теперь, со ссылками на фиг. 3 описывается протекание текучих сред в теплообменнике 100.
Первая текучая среда течет в приточное и отточное отверстие 21а участка 2а коллектора. Затем первая текучая среда, втекающая с участка 2а коллектора, протекает по участку 1 сердцевины вертикально вниз (в направлении Ζ2) и вытекает через приточное и отточное отверстие 21Ь участка 2Ь коллектора. Вторая текучая среда втекает в приточное и отточное отверстие 21с участка 2с коллектора. Затем вторая текучая среда, втекающая с участка 2с коллектора, протекает по протекает по участку 1 сердцевины от простирающейся в направлении Υ1 стороны к простирающейся в направлении Υ2 стороне в Ь-образном профиле (или Ζ-образном профиле) и вытекает через приточное и отточное отверстие 216 участка 26 коллектора.
Теперь, со ссылками на фиг. 9 подробно описывается способ замены (процесс замены) катализатора. Предположим, что в данном случае катализатором наполняют проточные каналы 14 (см. фиг. 5), по которым протекает первая текучая среда.
Сначала разрезают участок 2а коллектора и участок 2Ь коллектора. Операции на участке 2Ь коллектора являются такими же, как на участке 2а коллектора, и поэтому ниже будет описан только участок 2а коллектора. В частности, из состояния, в котором участок 2а коллектора приварен к промежуточному элементу 3а (состояния перед заменой), как показано на виде (а) на фиг. 9, участок 2а коллектора (линейные участки 25а) разрезают, по существу, горизонтально на границах (положения Ы по высоте от
- 5 030010
участка 1 сердцевины) между участком 2а коллектора и участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны промежуточного элемента 3а, как показано на виде (Ь) (вид слева) на фиг. 9. Участок 2а коллектора разрезают на участках, приваренных к участкам 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, вследствие чего на участке 2а коллектора и участках 33а с не изменяющимся радиусом кривизны образуются подвергшиеся негативному воздействию тепла части 27а и 35а соответственно. Затем в окрестности частей участков участка 2а коллектора, приваренных к участкам 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, толщина 11 каждой из частей участка 2а коллектора и участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, зачищенных из-а воздействий тепла, доходит до величины, выраженной в нижеследующей формуле (2), где 12 толщина участка 2а коллектора, и зачищают каждый из участка 2а коллектора и участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны на толщину 11.
Затем, как показано на виде (Ь) (центральный вид) на фиг. 9, в частях участка 2а коллектора, зачищенных на толщину 11, и частях промежуточного элемента 3 а (участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны), зачищенных на толщину 11, формируют канавки 40. Каждая из канавок 40 имеет, по существу, У-образную форму, если смотреть сбоку (в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа). Каждой из канавок 40 можно придать форму, отличающуюся от, по существу, У-образной, в соответствии с толщиной пластин и условиями сварки.
Затем удаляют катализатор, которым заполнены проточные каналы 14 участка 1 сердцевины, и очищают участок 1 сердцевины. Потом наполняют проточные каналы 14 катализатором.
Затем участок 2а коллектора и промежуточный элемент 3 а (участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны), в обоих случаях выполненные с канавками 40, снова связывают друг с другом посредством сварки в положениях Ь2 (<Ь1) по высоте, значения которой меньше, чем в положениях Ь1 по высоте, как показано на виде (Ь) (вид справа) на фиг. 9. Таким образом и заканчивается первая замена катализатора.
Как показано, начиная видом (с) и кончая видом (ί) на фиг. 9, замену катализатора повторяют через каждый предварительно определенный период (например, через каждые несколько лет). В этом случае, когда заменяют соответствующие катализаторы, части 27а участка 2а коллектора, подверженные негативному воздействию тепла, и части 35а промежуточного элемента 3а, подверженные негативному воздействию тепла, зачищают, и поэтому длины участков 2а коллектора и промежуточного элемента 3а (участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны) постепенно уменьшаются. Конкретнее, положения по высоте для сварки или резания становятся такими, что ее значения убывают в нижеследующем порядке: Ь2, Ь3, Ь4 и Ь5. Таким образом, по окончании пятой замены катализатора, длины участка 2а коллектора и промежуточного элемента 3а (участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны) становятся длинами (соответствующими положениям йб по высоте), которые не допускают сварку. В частности, места сварки оказываются в окрестности не показанного отверстия для измерения температуры, предусмотренного в промежуточном элементе 3 а, и сварка становится неосуществимой.
Таким образом, в процессе пятой замены катализатора участок 2а коллектора не используется до тех пор, пока к промежуточному элементу 3 а после замены катализатора не будет приварен новый участок 4 коллектора как показано на виде (ί) (вид справа) на фиг. 9. Затем, в процессе шестой замены катализатора, в линейных частях 4а (в положениях Ь7 по высоте) участка 4 коллектора, находящихся над местами, где участок коллектора 4 приварен к промежуточному элементу 3 а во время пятой замены катализатора, проводят резание, как показано на виде (д) на фиг. 9. Потом катализатор заменяют, а участок 4 коллектора приваривают к промежуточному элементу 3а в положениях Ь8 (>й7) по высоте. Таким образом, в процессе пятой замены катализатора приваривают новый участок 4 коллектора, вследствие чего можно провести еще одну замену катализатора (из числа, в общей сложности, шести замен).
В соответствии с этим вариантом осуществления можно получить следующие эффекты. Хотя эффекты, касающиеся участка 2а коллектора и промежуточного элемента 3 а, описаны выше, аналогичные эффекты также получаются касательно участков 2Ь-2й коллектора и промежуточных элементов 3Ь-3й.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, имеющиеся на стороне участка 1 сердцевины радиусы К.2 кривизны уголков 31а промежуточного элемента, предусмотренных между участком 1 сердцевины и участком 2а коллектора, меньше, чем имеющиеся на стороне участка 2а коллектора радиусы К3 кривизны уголков 31а промежуточного элемента, вследствие чего проточные каналы 14, предусмотренные в уголках 1а участка 1 сердцевины можно накрыть промежуточным элементом 3а, и поэтому участок 2а коллектора и промежуточный элемент 3 а могут быть связаны друг с другом даже когда каждому из уголков 22а участка 2а коллектора придана дугообразная форма. Следовательно, даже когда каждому из уголков 22а участка 2а коллектора придана дугообразная форма, участок 2а коллектора и промежуточный элемент 3 а могут быть связаны друг с другом, а воздействие снаружи на проточные каналы 14 участка 1 сердцевины при этом подавляется.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, теплообменник 100 представляет собой каталитический реактор, в котором участок 1 сердцевины наполнен катализатором, а промежуточный элемент 3 а включает в себя участки 32 с изменяющимся радиусом кривизны, которые преду030010
смотрены ближе к участку 1 сердцевины и которые имеют радиусы К2 на стороне участка сердцевины, меньшие, чем радиусы КЗ кривизны на стороне участка 2а коллектора, и участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, соединенные с участками 32а с изменяющимся радиусом кривизны и предусмотренные ближе к участку коллектора и имеющие радиусы кривизны уголков 331а, по существу, не изменяющиеся от стороны участка 1 сердцевины к стороне участка 2а коллектора. Когда участок 1 сердцевины теплообменника 100 наполнен катализатором, так что теплообменник 100 используется в качестве каталитического реактора, необходимо периодически заменять катализатор. В этом случае, необходимо заменять катализатор и устанавливать участок 2а коллектора снова посредством сварки после разрезания приваренного участка 2а коллектора на границах А1 между участком 2а коллектора и промежуточным элементом 3а. При этом части 27а и 35а, образовавшиеся на границах между участком 2а коллектора и промежуточным элементом 3а и подвергшиеся негативному воздействию тепла из-за нагревания во время сварки, зачищают до проведения следующей сварки. Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления, промежуточный элемент 3 а включает в себя участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, имеющие радиусы кривизны уголков 331а, по существу, не изменяющиеся от стороны участка 1 сердцевины к стороне участка 2а коллектора, вследствие чего радиусы К3 кривизны участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны не изменяется за счет резания на границах А1 между участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участком 2а коллектора даже когда зачищают части 35а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, подверженные негативному воздействию тепла, и радиусы К1 кривизны участка 2а коллектора тоже не изменяются за счет резания на границах А1 между участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участком 2а коллектора даже когда зачищают части 27а участка 2а коллектора, подверженные негативному воздействию тепла. Таким образом, участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участок 2а коллектора можно легко приварить друг к другу после зачистки частей 35а, подверженных негативному воздействию тепла.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, в направлении, перпендикулярном поверхности участка 1 сердцевины, на которой установлен промежуточный элемент 3 а, длины Ь1 участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны больше, чем длины Ь2 участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны. Как описано выше, когда теплообменник 100 используют в качестве каталитического реактора, необходимо периодически менять катализатор. Конкретнее, резание и сварку участка 2а коллектора проводят неоднократно, и поэтому зачистку подверженных негативному воздействию тепла частей 27а участка 2а коллектора и подверженных негативному воздействию тепла частей 35а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны тоже проводят неоднократно. Следовательно, длины участка 2а коллектора и участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны постепенно уменьшаются. Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления, в направлении, перпендикулярном поверхности участка 1 сердцевины, на которой установлен промежуточный элемент 3 а, длины Ь1 участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны больше, чем длины Ь2 участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны, вследствие чего можно увеличить количество операций резания и сварки участка 2а коллектора (количество замен катализатора) благодаря большим длинам Ь1 участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, радиусы кривизны уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны постепенно уменьшаются от стороны участка 2а коллектора к стороне участка 1 сердцевины. Таким образом, формы внутренних поверхностей уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны становятся гладкими (имеющими малую шероховатость) со стороны участка 2а коллектора к стороне участка 1 сердцевины, и поэтому текучие среды, протекающие в проточные каналы 14 участка 1 сердцевины или вытекающие с участка 1 сердцевины, могут протекать плавно.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, на границах А2 между участками 32а с изменяющимся радиусом кривизны и участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны радиусы К3 кривизны уголков 321а участков 32а с изменяющимся радиусом кривизны и радиусы К3 кривизны уголков 331а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, по существу, равны друг другу. Таким образом, внутренние поверхности на границах А2 оказываются соединенными плавно, без каких-либо ступенек, и поэтому текучие среды, протекающие в проточные каналы 14 участка 1 сердцевины или вытекающие с участка 1 сердцевины, могут протекать плавно.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, участку 2а коллектора посредством прессования придают, по существу, прямоугольную форму, имеющую четыре дугообразных уголка 22а, если смотреть в направлении, в котором установлен участок 2а коллектора, а радиусы К3 кривизны четырех уголков 331а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, по меньшей мере, в три раза превышают толщину 12 участка 2а коллектора и, по существу, равны радиусам К1 кривизны участка 2а коллектора на границах А1 между участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участком 2а коллектора. Отметим, что радиусы К1 кривизны уголков 22а участка 2а коллектора, на котором проведено прессование, по меньшей мере, в полтора раза превышают толщину 12 участка 2а коллектора. Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления, радиусы К3 кривизны уголков 331а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, по меньшей мере, в три раза превышают толщину ΐ
- 7 030010
участка 2а коллектора и, по существу, равны радиусам К1 кривизны участка 2а коллектора на границах А1 между участками 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участком 2а коллектора, вследствие чего участок 2а коллектора, на котором проведено прессование, может быть легко приварен к участкам 33а с не изменяющимся радиусом кривизны.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, участок 2а коллектора сформирован посредством прессования, вследствие чего участок 2а коллектора может быть легко сформирован, в отличие от случая, когда участок 2а коллектора формируют посредством сварки многочисленных элементов.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, участок 2а коллектора и участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны связаны друг с другом посредством сварки, и когда надо заменить катализатор, предусмотренный на участке 1 сердцевины, участок 2а коллектора разрезают в частях, приваренных к участкам 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, и заменяют катализатор, а после этого участок 2а коллектора и участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны снова связывают друг с другом посредством сварки. Таким образом, даже когда зачищают подверженные негативному воздействию тепла части 35а участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, радиусы К.3 кривизны участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны не изменяются, и поэтому участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны и участок 2а коллектора можно легко приварить друг ка другу после зачистки частей 35а, подверженных негативному воздействию тепла. Следовательно, можно облегчить операции замены катализатора.
В соответствии с этим вариантом осуществления, как описано выше, в окрестности положений участка 2а коллектора, где тот приварен к участкам 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, толщина 11 каждой из частей участка 2а коллектора и участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, зачищенных из-за подверженности негативному воздействию тепла, достигает величины, выражаемой вышеупомянутой формулой (2), где 12 толщина участка 2а коллектора, а после зачистки каждого из участка 2а коллектора и участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны на толщину 11, участок 2а коллектора и участки 33а с не изменяющимся радиусом кривизны снова связывают друг с другом посредством сварки. Таким образом, по сравнению со случаем, в котором части, не являющиеся частями участка 2а коллектора и участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны, зачищаемыми из-за негативных воздействий тепла, уменьшение длин участка 2а коллектора и участков 33а с не изменяющимся радиусом кривизны подавляется, и поэтому подавляется изменение положения по высоте спрямляющего участка 26а, предусмотренного на участке 2а коллектора. Следовательно, можно подавить влияние на эффект спрямления, обуславливаемое резанием участка 2а коллектора.
Вариант осуществления, описанный на этот раз, следует, со всех точек зрения, считать иллюстративным, а не ограничительным. Область применения данного изобретения характеризуется не вышеизложенным описанием варианта осуществления а объемом притязаний патентной формулы, в котором также заключены все модификации, находящиеся в рамках смысла и диапазона, эквивалентных объему притязаний патентной формулы.
Скажем, хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором промежуточный элемент включает в себя участки с изменяющимся радиусом кривизны, радиусы кривизны которых изменяются, и участки с не изменяющимся радиусом кривизны, радиусы кривизны которых, по существу, не изменяются, данное изобретение этим не ограничивается. Например, промежуточный элемент может включать в себя только участки с изменяющимся радиусом кривизны, радиусы кривизны которых изменяются.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором в направлении, перпендикулярном поверхности участка сердцевины, длины участков с не изменяющимся радиусом кривизны больше, чем длины участков с изменяющимся радиусом кривизны, данное изобретение этим не ограничивается. Например, в направлении, перпендикулярном поверхности участка сердцевины, длины участков с не изменяющимся радиусом кривизны могут быть не больше, чем длины участков с изменяющимся радиусом кривизны.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором радиусы кривизны уголков участков с изменяющимся радиусом кривизны постепенно и непрерывно уменьшаются от стороны участка коллектора к стороне участка сердцевины, данное изобретение этим не ограничивается. Например, радиусы кривизны уголков участков с изменяющимся радиусом кривизны могут уменьшаться скачкообразно (ступенчато) от стороны участка коллектора к стороне участка сердцевины.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором участку коллектора посредством прессования придана, по существу, прямоугольная форма, имеющая четыре дугообразных уголка, данное изобретение этим не ограничивается. Например, прямоугольную форму, имеющую четыре дугообразных уголка, можно придать участку коллектора посредством способа обработки, не являющегося прессованием.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором радиусы кривизны четырех уголков участков с не изменяющимся радиусом кривизны по меньшей мере в три раза превышают толщину участка коллектора, данное изобретение этим не ограничивается. Например, радиусы
- 8 030010
кривизны четырех уголков участка с не изменяющимся радиусом кривизны могут более чем в полтора раза и менее чем в три раза превышать толщину участка коллектора для согласования радиусов кривизны участка коллектора на границах между участком с не изменяющимся радиусом кривизны и участком коллектора.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором при замене катализатора, предусмотренного на участке сердцевины, осуществляют резание и снова сварку двух участков коллектора (участка 2а коллектора и участка 2Ъ коллектора) из четырех участков коллектора, данное изобретение этим не ограничивается. Когда проточные каналы, по которым протекает вторая текучая среда, наполнены катализатором, можно не осуществлять резание, например, участка 2а коллектора и участка 2Ъ коллектора, но осуществлять резание и снова сварку участка 2с коллектора и участка 2ά коллектора. Помимо этого, независимо от того, сколько проточных каналов наполнены катализатором, можно осуществлять резание и снова сварку всех четырех участков 2а-2й коллектора.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором когда катализатор, предусмотренный на участке сердцевины, заменяют в процессе пятой замены катализатора, используют не участок коллектора, применявшийся до сих пор, а новый участок коллектора, приваренный к промежуточному элементу после замены катализатора, данное изобретение этим не ограничивается. Например, в процессе пятой замены катализатора, можно после замены катализатора снова приварить участок коллектора, применявшийся до сих пор.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором теплообменник используется в качестве каталитического реактора, данное изобретение этим не ограничивается. Например, теплообменник в соответствии с данным изобретением можно использовать и не в качестве каталитического реактора.
Хотя в вышеупомянутом варианте осуществления показан пример, в котором каждый из участка коллектора и участков с не изменяющимся радиусом кривизны зачищают на толщину И до достижения значения, выражаемого вышеупомянутой формулой (2), данное изобретение этим не ограничивается. Например, каждый из участка коллектора и участков с не изменяющимся радиусом кривизны можно зачищать на толщину И до достижения значения, выражаемого нижеследующей формулой (3), где 12 толщина участка коллектора. Таким образом, можно надежнее зачищать части, подверженные негативному воздействию тепла.
Π = 2,5χ7Ϊ2 ---(3)
Описание позиций чертежей
1 - Участок сердцевины
2, 2а, 2Ъ, 2с, 2ά - Участок коллектор
3, 3 а, 3Ъ, 3 с, 3ά - Промежуточный элемент
14 - Проточный канал
22а, 22Ъ, 22с, 22ά - Уголок
31а, 31Ъ 31с, 31ά - Уголок
32а - Участок с изменяющимся радиусом кривизны
33а - Участок с не изменяющимся радиусом кривизны
100 - Теплообменник
321а - Уголок
331а - Уголок

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Теплообменник (100), содержащий
    участок (1) сердцевины, который включает в себя проточные каналы (14), по которым протекает каждая из первой текучей среды и второй текучей среды, и осуществляет теплообмен между первой текучей средой и второй текучей средой;
    участок (2) коллектора, который установлен на участке (1) сердцевины и обеспечивает протекание первой текучей среды или второй текучей среды в проточный канал (14) или вытекание из проточного канала (14); и
    промежуточный элемент (3), который предусмотрен между участком (1) сердцевины и участком (2) коллектора, имеет форму рамы и связывает участок (1) сердцевины и участок (2) коллектора друг с другом, при этом на стороне участка (1) сердцевины радиус кривизны уголка промежуточного элемента (3) меньше, чем радиус кривизны уголка промежуточного элемента (3) на стороне участка (2) коллектора.
  2. 2. Теплообменник (100) по п.1, включающий в себя каталитический реактор, в котором участок (1) сердцевины наполнен катализатором, при этом промежуточный элемент (3) включает в себя участок (33а) с изменяющимся радиусом кривизны, предусмотренный ближе к участку (1) сердцевины и имеющий радиус (К2) кривизны на стороне участка сердцевины меньше, чем радиус (К3) кривизны на стороне участка коллектора, и участок (33а) с неизменяющимся радиусом кривизны, соединенный с участком (32а) с изменяющимся радиусом кривизны и предусмотренный ближе к участку (2) коллектора и имею- 9 030010
    щий радиус кривизны уголка (31а), по существу, не изменяющийся от стороны участка (1) сердцевины к стороне участка (2) коллектора.
  3. 3. Теплообменник по п.2, в котором участок (2) коллектора сформирован посредством прессования с приданием ему, по существу, прямоугольной формы, имеющей четыре дугообразных уголка (22а), если смотреть с направления, в котором установлен участок (2) коллектора, а радиусы кривизны четырех уголков участка с неизменяющимся радиусом кривизны больше, чем в полтора раза превышают толщину участка (2) коллектора и, по существу, равны радиусу (К1) кривизны участка (2) коллектора на границе (А1) между участком (33 а) с не изменяющимся радиусом кривизны и участком (2) коллектора.
  4. 4. Теплообменник по п.2, в котором участок (2) коллектора и участок (33 а) с не изменяющимся радиусом кривизны соединены друг с другом посредством сварки таким образом, что для замены катализатора, предусмотренного в участке (1) сердцевины, участок (2) коллектора выполнен с возможностью разрезания в части, приваренной к участку (33 а) с не изменяющимся радиусом кривизны, последующих замены катализатора и повторного сваривания друг с другом участка (2) коллектора и участка (33а) с не изменяющимся радиусом кривизны.
  5. 5. Теплообменник по п.4, в котором в окрестности части участка (2) коллектора, приваренной к участку (33 а) с не изменяющимся радиусом кривизны, толщина 11 каждой из частей участка (2) коллектора и участка (33а) с не изменяющимся радиусом кривизны, счищаемая из-за воздействия тепла, предпочтительно доходит до значения, выражаемого нижеследующей формулой (1), где 12 - толщина участка (2) коллектора
    причем участок (2) коллектора и участок (33а) с не изменяющимся радиусом кривизны выполнены с возможностью повторного соединения друг с другом посредством сварки после зачистки каждого из участка (2) коллектора и участка (33 а) с не изменяющимся радиусом кривизны на толщину 11.
    - 10 030010
EA201691874A 2014-03-24 2015-03-16 Теплообменник EA030010B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014059595A JP6356989B2 (ja) 2014-03-24 2014-03-24 熱交換器
PCT/JP2015/057730 WO2015146678A1 (ja) 2014-03-24 2015-03-16 熱交換器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201691874A1 EA201691874A1 (ru) 2017-02-28
EA030010B1 true EA030010B1 (ru) 2018-06-29

Family

ID=54195201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201691874A EA030010B1 (ru) 2014-03-24 2015-03-16 Теплообменник

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9863721B2 (ru)
EP (1) EP3124909B1 (ru)
JP (1) JP6356989B2 (ru)
CN (1) CN106068436A (ru)
EA (1) EA030010B1 (ru)
WO (1) WO2015146678A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105806109B (zh) * 2016-03-24 2020-01-07 南京工业大学 用于气-气热交换的逆流式翅片板换热器
JP7035308B2 (ja) 2016-11-25 2022-03-15 株式会社Ihi 圧力容器
GB2557320B (en) * 2016-12-06 2021-10-27 Denso Marston Ltd Heat exchanger
JP6347003B1 (ja) 2017-01-25 2018-06-20 デウ シップビルディング アンド マリン エンジニアリング カンパニー リミテッド Ｌｎｇ船の蒸発ガス再液化方法及びシステム
KR101858514B1 (ko) * 2017-01-25 2018-05-17 대우조선해양 주식회사 Lng 선의 증발가스 재액화 방법 및 시스템
DE102018007737A1 (de) 2018-10-01 2020-04-02 Hitachi Zosen Inova Etogas Gmbh Festbettanordnung
EP4028156B1 (de) * 2019-09-13 2023-07-12 HTE GmbH The High Throughput Experimentation Company Vorrichtung und verfahren zur untersuchung von chemischen prozessen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0665775U (ja) * 1993-02-05 1994-09-16 石川島播磨重工業株式会社 プレートフィン熱交換器
JP2011080750A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Linde Ag プレート式熱交換器の製造法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02147671U (ru) * 1989-05-01 1990-12-14
DE10359806A1 (de) * 2003-12-19 2005-07-14 Modine Manufacturing Co., Racine Wärmeübertrager mit flachen Rohren und flaches Wärmeübertragerrohr

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0665775U (ja) * 1993-02-05 1994-09-16 石川島播磨重工業株式会社 プレートフィン熱交換器
JP2011080750A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Linde Ag プレート式熱交換器の製造法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Microfilm of the specification and drawings annexed to the request of Japanese Utility Model Application No. 50232/1989(Laid-open No. 147671/1990) (Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.), 14 December 1990 (14.12.1990), page 6, line 5 to page 8, line 16; fig. 2 to 3 (Family: none) *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015146678A1 (ja) 2015-10-01
CN106068436A (zh) 2016-11-02
EA201691874A1 (ru) 2017-02-28
EP3124909B1 (en) 2018-10-03
US9863721B2 (en) 2018-01-09
EP3124909A4 (en) 2017-03-29
JP6356989B2 (ja) 2018-07-11
JP2015183905A (ja) 2015-10-22
US20170131042A1 (en) 2017-05-11
EP3124909A1 (en) 2017-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA030010B1 (ru) Теплообменник
EP3193116A1 (en) Heat exchangers
DK2585783T3 (en) Exchanger plate and plate heat exchange
EP3258203A1 (en) Complex pin fin heat exchanger
EP2981780B1 (en) Plate heat exchanger and method for constructing multiple passes in the plate heat exchanger
AU2015276525B2 (en) Heat transfer plate and plate heat exchanger comprising such a heat transfer plate
US20120168112A1 (en) Laminated heat exchanger
CN105143807A (zh) 换热器
EP2843344B1 (en) Heat exchanger and heat exchanger manufacturing method
EP3017261B1 (en) Asymmetrical exchanger with ancillary channels for connecting turns
KR102130879B1 (ko) 핀과 이를 구비한 만곡형 열교환기
JP6445056B2 (ja) 熱交換器の交換器バンドル用ヘッダ
JP2006183945A (ja) オイルクーラ
KR20120118590A (ko) 판형 열교환기
US20190137197A1 (en) Printed circuit-type heat exchanger having integral structure
KR101329749B1 (ko) 열교환기 및 그 제조 방법
TWI470181B (zh) 熱交換器
JP5763462B2 (ja) ヘッダープレートレス熱交換器
US20150292813A1 (en) Heat exchanger
US11506457B2 (en) Header plateless type heat exchanger
JP2018529925A (ja) プレート式熱交換器用の表面構造部を備えた縁部条片
JP2016205718A (ja) 熱交換器
US20210190441A1 (en) Additively manufactured spiral diamond heat exchanger
CN211527190U (zh) 散热管及散热器
US9389027B2 (en) Plate-type heat exchanger reactor and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG TJ