RU132534U1

RU132534U1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: RU132534U1
Application number: RU2013118037/06U
Authority: RU
Inventors: Виталий Сергеевич Исхаков; Илья Анатольевич Кузнецов
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука")
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2013-09-20

Abstract

Теплообменник, состоящий из трех ходов, образующих три полости, по которым течет теплоноситель, корпуса, матрицы, крышки, а также двух узлов соединения, разделяющих теплоноситель, один узел представляет из себя соединение паза крышки и планки матрицы, другой узел представляет из себя соединение паза корпуса и планки матрицы, отличающийся тем, что в узлах этих соединений для исключения перетока теплоносителя, увеличения теплосъема, а также упрощения технологии изготовления теплообменника устанавливаются уплотнения в виде свернутой в цилиндрическую форму фольги, деформируемой в процессе сборки.A heat exchanger consisting of three strokes, forming three cavities through which the coolant, housing, matrix, cover, and two connection nodes separating the coolant flow, one node is a connection of the groove of the cover and the strap of the matrix, the other node is the connection of the groove housings and slats of the matrix, characterized in that in the nodes of these compounds to eliminate heat transfer, increase heat removal, as well as simplify the manufacturing technology of the heat exchanger, seals are installed in the form of rolled into cylinders ndricheskuyu form foil deformed during assembly.

Description

Предложение относиться к области теплотехники, в частности к рекуперативным теплообменным агрегатам - теплообменникам, имеющих более одного хода по одному и тому же теплоносителю, то есть многоходовым теплообменникам, а также к блокам этих теплообменников, имеющих разные теплоносители, причем теплоносителями могут быть любые среды, и может найти применение в авиационной, тракторной и автомобильной промышленности.The proposal relates to the field of heat engineering, in particular to regenerative heat exchangers - heat exchangers having more than one stroke along the same heat carrier, i.e. multi-pass heat exchangers, as well as to blocks of these heat exchangers having different heat carriers, and any medium can be heat carriers, and can find application in the aviation, tractor and automotive industries.

Известен теплообменник, принятый в качестве прототипа, патент РФ на изобретение № RU 1825077 С, в котором реализовано техническое решение, позволяющее уменьшить перетекание одного и того же теплоносителя в многоходовых теплообменниках между их полостями, а также перетекание разных теплоносителей в конструкциях блоков теплообменников в месте соединений крышки теплообменника и его корпуса с матрицей за счет наличия узлов определенной конструкции образованного этими соединениями. Теплообменник является многоходовым, состоит из трех ходов, образующих три полости, по которым течет теплоноситель, корпуса, матрицы, крышки, а также двух узлов соединения, разделяющих теплоноситель, один узел представляет из себя соединение паза крышки и планки матрицы, другой узел представляет из себя соединение паза корпуса и планки матрицы.Known heat exchanger, adopted as a prototype, RF patent for the invention No. RU 1825077 C, which implements a technical solution to reduce the flow of the same coolant in multi-pass heat exchangers between their cavities, as well as the flow of different coolants in the designs of heat exchanger blocks at the junction the cover of the heat exchanger and its housing with the matrix due to the presence of nodes of a certain design formed by these compounds. The heat exchanger is multi-way, consists of three strokes, forming three cavities along which the coolant, housing, matrix, cover, as well as two connection nodes separating the coolant flow, one node is a connection of the groove of the cover and the strap of the matrix, the other node is the connection of the groove of the body and the strap of the matrix.

Узлы соединения образуются в процессе сборки теплообменника, когда в паз крышки и паз корпуса вставляются планки матрицы. Оба узла работают по принципу "лабиринтного замка", разделяющие между собой потоки теплоносителя, и препятствующие перетеканию его из полости в полость.The connection nodes are formed during the assembly of the heat exchanger, when the matrix strips are inserted into the groove of the cover and the groove of the housing. Both nodes operate on the principle of a “labyrinth lock”, separating the coolant flows among themselves, and preventing it from flowing from cavity to cavity.

Недостатком же существующей конструкции является то, что в соединении узлов присутствуют зазоры. Через указанные зазоры происходит переток теплоносителя (его утечка). Важно, чтобы весь поток (расход) теплоносителя "был в работе", то есть участвовал в процессе теплопередачи, контактировал со всей поверхностью теплообменника, так как от этого зависят его теплогидравлические характеристики и общая эффективность работы. Переток это снижение расхода теплоносителя по полости, он напрямую влияет на теплосъем теплообменника, снижая его. Часть потока теплоносителя проходит мимо поверхности теплообменника, не участвуя в работе. Величина данного перетока определяется в первую очередь размерами зазоров между планками матрицы и пазами крышки и корпуса, а также длиной пути перетока между ними. Чем зазоры меньше, а путь перетока больше, тем выше гидравлическое сопротивление данного соединения, и тем, следовательно, меньше переток. На практике эти зазоры имеют размеры порядка десятых долей миллиметра. Обеспечение этих размеров требует определенной технологической подготовки производства, выполнение зазоров с нулевыми размерами практически невыполнимая задача, поэтому определенный переток будет всегда.The disadvantage of the existing design is that there are gaps in the connection of the nodes. Through these gaps, the coolant flows (its leakage). It is important that the entire flow (flow) of the coolant is “in operation”, that is, it participates in the heat transfer process, contacts the entire surface of the heat exchanger, since its thermohydraulic characteristics and overall performance depend on it. The overflow is a decrease in the flow rate of the coolant through the cavity, it directly affects the heat removal of the heat exchanger, reducing it. Part of the coolant flow passes by the surface of the heat exchanger, without participating in the work. The magnitude of this overflow is determined primarily by the size of the gaps between the slats of the matrix and the grooves of the cover and the housing, as well as the length of the overflow path between them. The smaller the gaps, and the overflow path is greater, the higher the hydraulic resistance of a given connection, and therefore, the less overflows. In practice, these gaps are of the order of tenths of a millimeter. Ensuring these sizes requires a certain technological preparation of production, the implementation of gaps with zero dimensions is an almost impossible task, so there will always be a certain overflow.

Технической задачей является создание такого устройства, которое бы практически полностью исключило переток теплоносителя при работе теплообменника в указанных узлах соединений, сделало бы их герметичными.The technical task is to create such a device that would almost completely eliminate the flow of coolant during operation of the heat exchanger in the indicated nodes of the connections, would make them airtight.

Поставленная задача достигается тем, что в указанных узлах соединений устанавливаются уплотнения. Указанные уплотнения представляют из себя листы тонкой металлической фольги, свернутые в несколько слоев и они имеют в первоначальном виде цилиндрическую форму определенного диаметра. Определяющим для выбора такого рода уплотнений стало, что свернутая фольга обладает пластичными и упругими свойствами. До начала сборки крышки и корпуса с матрицей теплообменника, указанные уплотнения вставляются в пазы крышки и корпуса, и далее в процессе уже самой сборки, при заходе планок в эти пазы прижимаются ими к верхним стенкам пазов. В процессе сжатия уплотнения деформируются, принимают форму пазов, заполняя собой свободные пространства и исключая тем самым зазоры.The task is achieved by the fact that seals are installed in the indicated connection nodes. These seals are sheets of thin metal foil, rolled up in several layers and they are in their original form a cylindrical shape of a certain diameter. The decisive factor for the choice of such seals was that the rolled foil has plastic and elastic properties. Prior to the assembly of the cover and the body with the heat exchanger matrix, these seals are inserted into the grooves of the cover and the body, and then during the assembly itself, when the strips enter these grooves, they are pressed against the upper walls of the grooves. In the process of compression, the seals are deformed, take the form of grooves, filling up free spaces and thereby eliminating gaps.

Для пояснения сути предложения к описанию прилагаются рисунки 1, 2, 3 и 4.To clarify the essence of the proposal, figures 1, 2, 3 and 4 are attached to the description.

На рис.1 изображен теплообменник, состоящий из трех ходов 1, образующих три полости 2, 3 и 4, по которым течет теплоноситель (направление потока теплоносителя указано стрелками), корпуса 5, матрицы 6, крышки 7, а также двух узлов соединения, разделяющих теплоноситель, 8 и 9, узел 8 представляет из себя соединение паза 10 крышки 7 и планки 11 матрицы 6, узел 9 представляет из себя соединение паза 12 корпуса 5 и планки 11 матрицы 6.Fig. 1 shows a heat exchanger consisting of three passages 1, forming three cavities 2, 3 and 4, through which the coolant flows (the flow direction of the coolant is indicated by arrows), housing 5, matrix 6, cover 7, as well as two connection nodes separating coolant, 8 and 9, the node 8 is a connection of the groove 10 of the cover 7 and the strap 11 of the matrix 6, the node 9 is a connection of the groove 12 of the housing 5 and the strap 11 of the matrix 6.

Работа теплообменника происходит следующим образом. Теплоноситель через вход теплообменника поступает в крышку 7, через нее попадает в полость 2, проходит полости 3 и 4 (см. направление стрелок), и далее идет на выход теплообменника. При этом часть теплоносителя за счет наличия зазоров 13 в узлах соединений 8 и 9, между пазом 10 крышки 7 и планкой 11 матрицы 6, и между пазом 12 корпуса 5 и планкой 11 матрицы 6 (см. рис.2) перетекает в узле 8 сразу из крышки 7 в полость 4, минуя полости 2 и 3, а в узле 9 сразу из полости 2 на выход теплообменника, минуя полости 3 и 4 (см. рис.2, пунктирные стрелки). При установке в указанные узлы соединений 8 и 9 уплотнений 14 (см. рис.3 и 4), зазоры полностью исключаются, а вместе с ними и переток, и весь теплоноситель протекает через всю поверхность теплообменника. На рис.3 представлено уплотнение 14 до деформации при начале сборки крышки и корпуса с матрицей, на рис.4 представлено уплотнение 14 после деформации в конце сборки крышки и корпуса с матрицей.The operation of the heat exchanger is as follows. The coolant through the inlet of the heat exchanger enters the cover 7, through it enters the cavity 2, passes the cavity 3 and 4 (see the direction of the arrows), and then goes to the exit of the heat exchanger. At the same time, part of the coolant due to the presence of gaps 13 in the nodes of the joints 8 and 9, between the groove 10 of the cover 7 and the strap 11 of the matrix 6, and between the groove 12 of the housing 5 and the strap 11 of the matrix 6 (see Fig. 2) flows immediately in the assembly 8 from the cover 7 to the cavity 4, bypassing the cavity 2 and 3, and in the node 9 immediately from the cavity 2 to the outlet of the heat exchanger, bypassing the cavity 3 and 4 (see Fig. 2, dotted arrows). When seals 14 are installed in the indicated nodes of connections 8 and 9 (see Fig. 3 and 4), gaps are completely eliminated, and with them the overflow and the entire heat carrier flows through the entire surface of the heat exchanger. Figure 3 shows the seal 14 before deformation at the beginning of the assembly of the cover and the housing with the matrix, Figure 4 shows the seal 14 after deformation at the end of the assembly of the cover and the housing with the matrix.

Технический результат этой доработки заключается в том, что при работе теплообменника по узлам соединений его крышки и корпуса с матрицей практически полностью исключается переток теплоносителя. Указанная доработка позволяет увеличить теплосъем теплообменника на 5%-10%, и позволяет при проектировании новых теплообменников исключить из учета фактор потерь теплоносителя, не участвующего в работе, компенсация которых велась, в том числе за счет увеличения поверхности и массы теплообменника. Введение данного уплотнения позволяет упростить подгонку крышек и корпуса к матрице при сборке теплообменника, а также нивелировать отклонения при их изготовлении в производстве, в части обеспечения минимальных зазоров.The technical result of this refinement is that during operation of the heat exchanger along the nodes of the connections of its cover and housing with the matrix, the coolant flow is almost completely eliminated. The aforementioned revision allows to increase the heat removal of the heat exchanger by 5% -10%, and when designing new heat exchangers it is possible to exclude from the account the loss factor of the heat carrier that is not involved in the work, the compensation of which was carried out, including by increasing the surface and mass of the heat exchanger. The introduction of this seal allows you to simplify the fitting of the covers and housing to the matrix during the assembly of the heat exchanger, as well as to level deviations during their manufacture in production, in terms of ensuring minimum gaps.

Claims

A heat exchanger consisting of three strokes, forming three cavities through which the coolant, housing, matrix, cover, as well as two connection nodes separating the coolant flow, one node is the connection of the groove of the cover and the strap of the matrix, the other node is the connection of the groove housings and straps of the matrix, characterized in that in the nodes of these compounds to eliminate heat transfer, increase heat removal, as well as simplify the manufacturing technology of the heat exchanger, seals are installed in the form of rolled into cylinders ndricheskuyu form foil deformed during assembly.