RS20100501A2 - Dvostrani razmenjivač toplote sa perforiranim pločicama - Google Patents

Abstract

Novo konstruktivno rešenje razmene toplote, a koje obezbedjuje: veće efekte iskorišćenja unete toplote, veću ekonomičnost u izradi i eksploataciji, moze da se postavi na sva mesta gde funkcioniše postojeća oprema, zauzima mali prostor, jednostavan je za upotrebu i drugo.Konstrukcija se sastoji u tome što se: na perforirane ploče (1) i (2) fiksiraju zaptivke (3) i (4), a na ploču (1) postave vodjice (17) na koju se naizmenično redja potreban broj ploča (1) i (2) za odredjenu snagu razmenjivaca, zatim se sklop ploča postavi u "sendvič" izmedju polucevi (5) i (6) sa dvostrano po dužini postavljenim priključcima (10) i (12), a vijcima (13), preko pločica (7) i (8) i podloški (14) i (15) pritegnu navrtkama (16).Razmenjivač funkcioniše tako, što se postavi na oslonce (24) u kutiji 25, spoji sa sistemom grejanja priključcima (10) i (12), a protokom topla voda (26) popunjava prostore (27) i (30) prolazeći kroz otvore (28) i (29) zagreva ploče kondukcijom smerovima (B) i (C), a usmeravanje hladanog vazduha iz ventilatora (31) smerovima (D) ispod razmenjivaca kroz "sendvič", perforiranih ploča, molecule vazduha "udarom" u ploče preuzimaju toplotu i zagevaju prostoriju.

Description

DVOSTRANI RAZMENIVAC TOPLOTE SA PERFORIRANIM PLOČAMA

OBLAST TEHNIKE

Pronalazak pripada Oblasti Termodinamike fluida u širem smislu,približno je razmena toplote fluida;a odnosi se na Dvostrani razmenjivac toplote sa perforiranim pločama.

Prema Medjunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP) oznaka je :

TEHNIČKI PROBLEM

Kako konstruktivno resiti,da se pomoću Dvostranog razmenjivaca toplote sa perforiranim pločama primenom kondukcije sa dvostranom razmenom toplote, postigne veći efekat iskoriscenja toplote,da bude jeftine izrade I ekonomično u eksploataciji ,a jednostavno za upotrebu I održavanje, da zauzima mali proctor u prostoriji I dr.uz primenu perforiranih ploča.

STANJE TEHNIKE

Sada se razmena toplote vrsi pomoću grejnih tela različitih konstrukcija, konvekcijom I radijacijom,kao sto su: radijatori,zidni I podni konvektori električni ,gasni I toplu vodu I ulja ,razne grejalice,klima uredjaji I dr. i svi oni imaju vise nedosta taka .

Radijatori su slabi prenosioci toplote (naročito liveni ),skupi su za izradu,potrebno je mnogo rada za izradu I montazu,zauzimaju veliku površinu u prostoriji ;grejalice električne ili elektro uljne su veliki potrošači električne energije I pažljivo se mora rukovati njima, gde su deca ili starije osobe ; pod no grejanje je vrlo skupo za izvodjenje,komplikovano je za popravke u slučaju kvara ili havarije,a po nekim tvrdnjama I ne zdravo;klima uredjaji su takodjer veliki potrošači električne energije pa su time skupi I u eksploataciji ,potrebna je stručna montaza,a naročito pri izboru mesta za postavljanje.Zajednicki nedostatak za sve uredjaje koji sada koriste prenošenja toplote putem toplih molekula u razmenjivacima konvekcijom I radijacijom jesu načini razmene sa nedovoljnim koeficijentom predaje toplote, a time su I manje ekonomična resenja pri upotrebi u odnosu na konduktivan način primenjen u ovom dvostranom razmenjivacu sa perforiranim pločama.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

Konstrukcija razmenjivaca se sastoji u tome sto se : perforirane ploče redjaju naizmenicno jedna preko druge na zaptivke,a preko vodjica za centriranje,zatim se montiraju polucevi sa prikljucima za vodu postavljenih na poduzni krajeve razmenjivaca I preko steznih pločica vijcima pritegnu u jednu celinu Razmenjivac funkcionise tako,sto se telo razmenjivaca postavi u kutiju sa ventilatorom kojem se strujanje vazduha usmerava ispod donje ploče tela razmenjivaca, pa se puštanjem tople vode u razmenjivac preko priključka ,voda ulazi u polucev, popunjava je I prolazi kroz otvore prve gornje ploce,pa kroz drugu ploču I tako sve dok ne napusti poslednju ploču voda zatim udje u prostor druge polucevi,nakon čega odlazi preko priključka u sistem za grejanje .Imajući u vidu da su ploče zaptivkama razdvojene I da su perforacije na pločama obradjene tako, da se tokovi tople vode ostvaruju kroz smaknute otvore, naizmenicno poredjanih ploča, tako, da se predaja toplote ostvaruje molekularno, kinetičkom energijom toplih molekula.udacima na metalne delove susedni h ploca.Zagrejane ploče u ograničenom prostoru polucevi, kondukcijom dvostrano odvode toplotu u prostore za predaju toplote hladnom vazduhu koji struji uz pomoć ventilatora ispod ploča, suprotno kretanju toka vode izmedju polucevi I na taj način "udarom"- kinetičkom energijom molekula zagrejani vazduh odlazi u prostoriju.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

Na si. 1 Prikazan je izgled razmenjivaca u kosoj projekciji sa izgledom mesta postavljanja u kutiji;

Na si. 2 prikazan je izgled razmenjivaca u pogledu od gore sa izgledom rasporeda otvora ;

Na si. 3 dat je izgled razmenjivaca u pogledu sa strane I izgledom vodjica za centriranje I načinom spajanja;

Na si. 4 prikazan je izgled razmenjivaca u preseku A - A;

Na si. 5 data je ploča sa rasporedom otvora I dimenzije prema detalju ;

Na si. 6 prikazana je ploča sa rasporedom otvora I dimenzije prema detalju;

Na si. 7 dat je izgled odozgo jednog od vise načina sklapanja razmenivaca;

Na si. 8 dat je izgled sa strane jednog od vise načina sklapanja razmenjivaca;

DETALJAN OPIS PRONALASKA

Dvostrani razmenivac toplote sa perforiranim pločama (u daljem tekstu "razmenjivac") prikazan na slci 1 do 8 ,je novo konstruktivno resenje u oblasti razmene toplote,a koje obezbedjuje veće efekte iskoriscenja unete toplote ,vecu ekonomičnost u ekspolatacijijeftinu izradu.zauzima malu površinu u prostoriji, jednostavnu upotrebu I Razmenjivac je namenjen za razmenu toplote u svim postojećim opremama u domacinsvu, za otvorene prostore ,industrijke sisteme za raspone temperature od -30 do +200 C

Razmenjivac se sastoji od: ploče 1 perforirane;ploce 2 perforirane;zaptivke 3 elasticne;zaptivke 4 metalne;polucevi 6 metalne, sa pločicom 9 I priključkom 10; polucev 5 metalne sa priključkom 12 I pločicom ll;plocica 7 I 8 stezne ;vijak 13;podloske 14 115;navrtke 16; I vodjice 17.

Konstrukcija razmenjivaca se satoji u tome sto se : na prethodno perforiranoj ploči 1 fiksiraju zaptivke 3 na mesta 40 14 ,pa se u otvorima 18 119 postave vodjice 17 ,zatim se slaze ploča 2 takodjer prethodno perforirana sa (nalepljenim ) fiksiranim zaptivkama 3 na mesta 411 4,te naizmenicnim slaganjem utvrdjenog broja ploča 1 i ploča 2 za odredjenu snagu razmenjivaca.Zatim se kroz pločice 7 I otvore 22 I 23 provuku vijci 13 sa podloskama 14,potom se na vijke 13 postave pločice 8,a na vijke 13 I pločice 8 postave podloske 15 I navrtkama 16 ,pa preko pločica 7 18 1 polucevi 5 I 6 ,pritegnu ploče 11 2 u "sendvič" sa polucevima 5 I 6 I tako formira telo razmenjivaca.

Razmenjivac funkcionise tako, sto se telo razmenjivaca postavi na oslonac 24 kutije 25 ( slika 1) I spoji na sistem za grejanje preko prikljucnica 10 112, potom se pusti topla voda 26 (slika 4) iz sistema grejanja koja ulazi u razmenjivac, odnosno u prostor 27 I zagreva ploču 2 ,zatim prolazi kroz otvore 28 ploče 2 ulazi u medju prostor ploča 112 1 tako dospeva na ploču 11 zatim kroz smaknute otvore 29 ploče 1 protice na sledecu ploču I tako tečenjem naizmenicno, dospeva u prostor 30 tj. polucev 5 I preko prikljucnice 12 upotrebljena voda 26 odlaziu sistem za grejanje.a uključivanjem ventilatora 31 (Slika l)koji deluje ispod ploča razmenjivaca u smeru strelica D prolazeći kroz otvore 29 I 28, udarima - kinetičkom energijom hladnih molekula vazduha u tople ploče biva zagrejan , a pod prtiskom ventilatora ulazi u prostoriju koju treba grejati.

Odlike ove konstrukcije ogleda ju se u tome : da je veći efekat razmenjivaca ostvaren smicanjem centara otvora (29) 1(28), a koji je uredjen u ortogonalnom koordinantnom sistemu na sledeci način slike( 5) l( 6): sto otvor (29), (18) na ploči (1) ima koordinate na X osi strana (32) = d+r; a na Y osi strana (34)= -(d+r) ,a otvor (29) I (19) ima koordinate na X osi strana (33) ima= -(d+r) a na Y osi strana (35) =d+r; a na ploči (2) otvor (18)za vodjicu (17) na X osi strana (36)= d+r,a na Y osi strana (34)= -

(d+r),a za vodjicu (17)otvor (19) X osa strana (37) ,= - (d+r), a na Y osi strana (39)= d+r ,medutim ,smicanje otvora (28) na ploči (2) prema otvorima (29) ploče (1) ostvaren je sledecim veličinama koordinata na ploči (2): otvor (28) na X osi strana (36)= d +2.75r,a na Y osi strana (38) ima koordinastu = -(d+2.75r), I također otvor (28) u koordinantnom sistemu sa stranama (37) I (39) na X osi istrana (37)= - (d+2.75r), a na Y osi strana (39)= d+2.75r ,a to znaci, da otvori (29) I (28) na pločama (1) I (2) nisu saosni I kad se ploče preklope one nisu prozime,pa se sa takvim položajem otvora kinetička energija toplih molekula vode predaje udarom na metalne delove ploča a tako zagrejane ploče kondukcijom u smerovima (B) I (C) dvostrano iznose toplotu radi predaje drugom mediju - hladnom vazduhu predaju toplotu koji se sa ventilatorom (31) usmerava ispod ploča kroz otvore (29) smerom (D) I kinetičkom energijom molekuli hladnog vazduha udaranjem o metalne delove ploča (1) I (2) preuzimaju toplotu I na taj način zagrejani,bivaju potisnuti u prostor za grejanje

Ovakav način primopredaja toplote TOPLO/HLADNO izvršava se kondukcijom,za koji do sada nije bilo tehnički upotrebljivog resenja,a koje je sada ostvareno Ikoje daje daleko bolje efekte od sadasnih načina u primeni radijacijom I konvekcijom .Istvremeno , dvostranom razmenom toplote u smeru (A) I

(B) u odnosu na "zariste" - izvorište toplote, povećana je upotrebna vrednost pločastim razmenjivacima I tako dobila manja veličini I manja težina po kW snage,a time je I potreba za

materijalom nekoliko puta smanjena za istu snagu, prema grejnim telima danas u upotrebi .Elementi koji cine razmenjivac su lakijednostavni su za izradu,ne zahtevaju skupu I glomaznu opremu za proizvod njiu I sve to zajedno cin,da je postignuta jeftina izrada ovom razmenjivacu .Pored nabrojanog, jednostavna konstrukcija omogućila je jednostavnu montažu I održavanje higijene na filterima I perforiranim plocama,a pri upotrebi razmenjivac se moze postaviti u sve polozaje.Sa svojim tehničko tehnološkim osobinama razmenjivac moze zameniti sva grejna tela u opremama koje koriste konveksni način razmene I tamo gde su sada postignuti vrhunski rezultati razmene toplote.

Na Fakultetu Tehničkih Nauka u Novom Sadu uradjena je Analizi sa Smulacijom - ovogm razmenjivacu a poredjenjima sa tipovima sada izvedenih resenja kod razmene toplote konvekcijom , računom je

dobijen rezultat , da je konstrukcija sa perforiranim pločama uz sve JEDNAKE ulazne parametre,npr. za cev koja je spolja orebrena I druga cev orebrena sa perforiranim pločama I delu gde protice voda, su jednakih površina, a približnih težina (neznatna je razlika u težini zbog perforanih limova I u cevi) stim sto je u toj jednakosti maseni protok vode kod cevi sa perforiranim pločama bio preko 10 puta manji u odnosu na samo orebrenu cev, a dobijen efekat snage preferirane I orerebrene cevi bio za vise od 40 % od samo orebrene cevi.Na sve ovo, I merenja koja ce potrajati neko kraće vreme, ukazuju, da se za izračunate iznose snage, očekuju jos bolji rezultati.

Uzorci za simulaciju su bili pojedinačno ukupne površine 0.195 m2 I približnih težina , a realizovana računom snaga za orebrenu cev je Q = 181 W, a za perforiranu Q= 305 W ,sa DELTA t=50 K, sto očevidno ukazuje ,da se radi o vrednom resenju primene kondukcije u oblasti termodinamike fluida .

Treba naglasiti, da je industrijsku proizvodnju razmenjivaca moguće robotizovano ostvarivati I na taj način ga masovno proizvoditi za razne namene kao npr. grejace,klima uredje u stanovima I većim prostorima, hladnjacama,zatim za veoma efikasno hladjenje cipova u PC opremi I drugo.

Claims (1)

1. Dvostrani razmenjivac toplote sa perforiranim pločama se sastoji: od ploče (1) na kojoj se fiksiraju zaptivke (3) I (4) I na koju se postavlja vodjica (17) u otvor (18) I otvor(19) ; ploča (2) na kojoj se fiksiraju zaptivke (3) I (4); polucevi (5) I (6) preklapaju- zatvaraju ploče (1) I (2), a preko zaptivki (3) I (4), a u prostore (27) I (30) pusti voda (26) preko priključaka (10)1 (12) vezanih na sistem grejanja,plocica (7) I (8) preko kojih se vijcima (13) pritezu polucevi (5) I (6) na složene ploče (1) I (2) NAZNAČEN TIME, slike (5) I (6),sto otvor (18) na ploči (1) ima koordinate na X osi= d+r ,a na Y osi=-(d+r), a na otvoru (19) X osi =-(d+r),a Y osa =d+r ,a naploci (2) otvor (28) ima koordinate na X= d+2.75r ,a na Y osi=-(d+2.75r) kao I za otvor (28) X osa = -(d+2.75r), IY osa= d+2.75r, a to znaci, da otvori (29) I (28) na pločama (1) I (2) nisu saosni, pa se na takav način I radi toga kinetičkom energijom, udarom toplih molekula vode u metalne površine susednim pločama naizmenicno predaje toplota ,a kondukcijom smerovima (B) I (C) kroz ploče prenosi u prostor za predaju toplote vazduhu, pokretanog ventilatorom(31) I smerom (D) ponovo kinetičkom energijom I udarima na metalne delove ploča hladne molekule vazduha preuzimaju toplotu sa ploča I zagrejan izlazi iz razmenjivaca I zagreva prostor.