RU141420U1

RU141420U1 - PLATE HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: RU141420U1
Application number: RU2014101216/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Гречишников
Original assignee: Владимир Дмитриевич Гречишников
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2014-06-10

Abstract

1. Пластинчатый теплообменник, содержащий корпус, образованный соосными внутренней и наружной цилиндрическими стенками, коллекторы подвода и отвода теплообменных сред, и установленную внутри корпуса насадку в виде пакета послойно расположенных изогнутых в радиальном направлении по спирали гладких или гофрированных пластин-лент, образующих чередующиеся продольные каналы для прохода теплообменивающихся сред, на входных и выходных концах которых установлены торцевые вставки-вытеснители, частично перекрывающие смежные каналы с образованием входных и выходных участков, сообщающихся с соответствующими коллекторами подвода и отвода теплообменивающихся сред, причем входные участки каналов для противоточной схемы движения каждой из теплообменивающихся сред расположены с противоположных сторон корпуса, отличающийся тем, что входные концы каналов для прохода каждой теплообменивающейся среды снабжены торцевыми вставками-вытеснителями, частично перекрывающими каналы в центральной зоне, примыкающей к внутренней цилиндрической стенке корпуса, или в периферийной зоне, примыкающей к наружной цилиндрической стенке корпуса, а выходные концы соответственно снабжены торцевыми вставками-вытеснителями, частично перекрывающими каналы с противоположных сторон в периферийной зоне, примыкающей к наружной цилиндрической стенке корпуса, или в центральной зоне, примыкающей к внутренней цилиндрической стенке корпуса.2. Пластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что изогнутые по спирали пластины-ленты расположены эквидистантно по эвольвенте, при этом эволютой упомянутой эвольвенты является окружность н�1. A plate heat exchanger comprising a housing formed by coaxial inner and outer cylindrical walls, collectors for supplying and discharging heat transfer media, and a nozzle installed inside the housing in the form of a packet of smoothly or corrugated ribbon tapes layerwise spaced radially bent in a spiral direction, forming alternating longitudinal channels for the passage of heat-exchanging media, at the input and output ends of which end inserts-displacers are installed, partially overlapping adjacent channels with an image the input and output sections communicating with the respective collectors of the inlet and outlet of heat-exchanging media, and the input sections of the channels for the counter-current flow of each of the heat-exchanging media are located on opposite sides of the housing, characterized in that the input ends of the channels for the passage of each heat-exchanging medium are equipped with end inserts displacers that partially overlap the channels in the Central zone adjacent to the inner cylindrical wall of the housing, or in the peripheral zone, p imykayuschey to the outer cylindrical wall of the housing, and the outlet ends are respectively provided with end inserts propellant partially overlapping channels on opposite sides of a peripheral area adjacent to the outer cylindrical wall of the housing, or in the central zone adjacent to the inner cylindrical wall korpusa.2. The plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the spiral-bent plate-strips are located equidistantly along the involute, while the circumference of the involute is the circumference of

Description

Полезная модель относится к энергетическому и химическому машиностроению и может быть использована для повышения эффективности теплопередачи в различных теплообменных аппаратах, например, рекуператорах, охладителях, подогревателях и т.п.The utility model relates to energy and chemical engineering and can be used to increase heat transfer efficiency in various heat exchangers, for example, recuperators, coolers, heaters, etc.

Из уровня техники известен пластинчатый теплообменник, содержащий корпус, образованный соосными цилиндрическими стенками, коллекторы подвода и отвода теплообменных сред, и установленную внутри корпуса насадку в виде пакета послойно расположенных изогнутых в радиальном направлении по спирали гладких или гофрированных пластин из ленты, образующих чередующиеся продольные каналы для прохода теплообменивающихся сред, на входных и выходных концах которых установлены торцевые закладные элементы (вставки), частично перекрывающие смежные каналы с образованием входных и выходных участков, сообщающихся с соответствующими коллекторами подвода и отвода теплообменивающихся сред, причем входные участки каналов для противоточной схемы движения каждой из теплообменивающихся сред расположены с противоположных сторон корпуса (RU 2094726 C1, F28D 9/00, 1997). В данной конструкции реализуется противоточная схема движения теплообменивающихся сред, но при этом из-за одностороннего линейно-противоположного расположения входных и выходных участков продольных каналов для прохода каждой из теплообменивающихся сред (входные и выходные участки и соответствующие коллекторы подвода и отвода для одной теплообменивающейся среды расположены в центральной зон корпуса, а для другой среды - в периферийной зоне) имеет место неравномерность распределения теплообменивающихся потоков по сечению продольных каналов с образованием застойных зон на входе и выходе около закладных элементов (вставок), что снижает эффективность теплопередачи.A plate heat exchanger is known from the prior art, comprising a casing formed by coaxial cylindrical walls, collectors for supplying and discharging heat transfer media, and a nozzle installed inside the casing in the form of a packet of smoothly or corrugated tape plates radially curved in a spiral direction, forming alternating longitudinal channels for the passage of heat-exchanging media, at the input and output ends of which are installed end embedded elements (inserts), partially overlapping adjacent analyte at a form input and output sections communicating with the respective inlet and outlet manifolds teploobmenivayuschihsya media, wherein the input channel portions for countercurrent movement of each of the circuit teploobmenivayuschihsya environments located on opposite sides of the housing (RU 2094726 C1, F28D 9/00, 1997). This design implements a countercurrent flow diagram of heat-exchanging media, but due to the one-sided linearly opposite arrangement of the inlet and outlet sections of the longitudinal channels for the passage of each of the heat-exchanging media (inlet and outlet sections and the corresponding supply and exhaust manifolds for one heat-exchanging medium are located in the central zones of the casing, and for another medium in the peripheral zone) there is an uneven distribution of heat-exchanging flows over the longitudinal section channels with the formation of stagnant zones at the entrance and exit near the embedded elements (inserts), which reduces the efficiency of heat transfer.

Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, заключается в повышении эффективность теплопередачи за счет снижения неравномерности распределения потоков теплообменивающихся сред по сечению продольных каналов и уменьшения застойных зон.The technical result, to which the utility model is directed, is to increase the efficiency of heat transfer by reducing the uneven distribution of flows of heat-exchanging media over the cross section of the longitudinal channels and reducing stagnant zones.

Решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата обеспечивается тем, что в пластинчатом теплообменнике, содержащем корпус, образованный соосными внутренней и наружной цилиндрическими стенками, коллекторы подвода и отвода теплообменных сред, и установленную внутри корпуса насадку в виде пакета послойно расположенных изогнутых в радиальном направлении по спирали гладких или гофрированных пластин - лент, образующих чередующиеся продольные каналы для прохода теплообменивающихся сред, на входных и выходных концах которых установлены «в шахматном порядке» торцевые вставки-вытеснители, частично перекрывающие смежные каналы с образованием входных и выходных участков, сообщающихся с соответствующими коллекторами подвода и отвода теплообменивающихся сред, причем входные участки каналов и, соответственно, коллекторы подвода для противоточной схемы движения каждой из теплообменивающихся сред расположены с противоположных сторон корпуса, согласно полезной модели, входные концы каналов для прохода каждой теплообменивающейся среды снабжены торцевыми вставками-вытеснителями, частично перекрывающими каналы в центральной зоне, примыкающей к внутренней цилиндрической стенке корпуса, или в периферийной зоне, примыкающей к наружной цилиндрической стенке корпуса, а выходные концы, соответственно, снабжены торцевыми вставками-вытеснителями, частично перекрывающими каналы с противоположных сторон в периферийной зоне, примыкающей к наружной цилиндрической стенке корпуса, или в центральной зоне, примыкающей к внутренней цилиндрической стенке корпуса.The solution of this problem with the achievement of the claimed technical result is ensured by the fact that in a plate heat exchanger containing a housing formed by coaxial inner and outer cylindrical walls, collectors for supplying and discharging heat transfer media, and a nozzle installed inside the housing in the form of a packet of layers radially bent in a spiral direction smooth or corrugated plates - tapes forming alternating longitudinal channels for the passage of heat-exchanging media at the input and output the ends of which are installed in a “checkerboard pattern” end displacer inserts partially overlapping adjacent channels with the formation of inlet and outlet sections communicating with the respective manifolds of supply and removal of heat-exchanging media, and the input sections of the channels and, accordingly, the supply manifolds for the countercurrent flow of each heat exchange media are located on opposite sides of the housing, according to a utility model, the input ends of the channels for the passage of each heat transfer medium are provided end displacer inserts partially overlapping the channels in the central zone adjacent to the inner cylindrical wall of the housing, or in a peripheral zone adjoining the outer cylindrical wall of the housing, and the outlet ends are respectively provided with end displacer inserts partially overlapping the channels from opposite sides in a peripheral zone adjacent to the outer cylindrical wall of the housing, or in a central zone adjacent to the inner cylindrical wall of the housing.

Кроме того, изогнутые по спирали пластины - ленты расположены эквидистантно по эвольвенте, при этом эволютой упомянутой эвольвенты является окружность - направляющая цилиндрической поверхности внутренней стенки корпуса.In addition, spiral-curved plates - tapes are arranged equidistantly along the involute, while the evolute of the mentioned involute is a circle - a guide that guides the cylindrical surface of the inner wall of the housing.

При этом в каналах между изогнутых по спирали пластин - лент могут быть установлены дистанционирующие элементы, например, в виде изогнутых по спирали стержневых витых элементов, что повышает как прочность, так и интенсивность теплообмена в каналах.At the same time, distance elements can be installed in the channels between the spiral plates curved in a spiral, for example, in the form of spiral twisted rod elements curved in a spiral, which increases both the strength and the intensity of heat transfer in the channels.

Причем изогнутые гладкие или гофрированные пластины, предпочтительно, выполнены из металлической ленты.Moreover, curved smooth or corrugated plates are preferably made of metal tape.

Кроме того, изогнутые гладкие или гофрированные пластины могут быть выполнены в виде ленты из пластика.In addition, curved smooth or corrugated plates can be made in the form of a ribbon of plastic.

Заявленное расположение торцевых вставок - вытеснителей в виде перемычек или заглушек, частично перекрывающих «в шахматном порядке» входные и выходные концы (торцы) смежных каналов для прохода каждой теплообменивающейся среды в противоположных центральной и периферийной зонах, обусловливает соответствующее противоположное образование входных и выходных участков и размещение коллекторов подвода и отвода в периферийной и центральной зонах, что за счет поперечного смещения - изменения направления движения по длине продольного канала от входа к выходу (со смещением по эвольвенте от периферийной зоны к центральной зоне) приводит к перемешиванию и существенному снижению неравномерности распределения потока по сечению продольных каналов и уменьшению торцевых застойных зон в районе торцевых вставок - вытеснителей и, таким образом, обеспечивает повышение эффективность теплопередачи и эффективности работы пластинчатого теплообменника в целом.The claimed location of the end inserts - displacers in the form of jumpers or plugs partially overlapping “staggered” the input and output ends (ends) of adjacent channels for the passage of each heat-exchanging medium in opposite central and peripheral zones, determines the corresponding opposite formation of input and output sections and placement inlet and outlet collectors in the peripheral and central zones, which due to lateral displacement - changes in the direction of movement along the length of the longitudinal channel entrance to exit (with a shift in involute from the peripheral zone to the central zone) leads to mixing and a significant reduction in the uneven distribution of the flow over the cross section of the longitudinal channels and a decrease in the end stagnant zones in the region of the end inserts - displacers and, thus, provides an increase in the heat transfer efficiency and overall performance of the plate heat exchanger.

Заявленное расположение пластин - лент теплообменника по эвольвенте, эволютой которой является окружность - направляющая цилиндрической поверхности внутренней стенки корпуса, обеспечивает равномерное и максимальное заполнение поперечного сечение корпуса с эквидистантным расположением пластинчатых стенок - образующих продольных теплообменных каналов.The claimed location of the plates - tapes of the heat exchanger on an involute, the evolute of which is a circle - a guide of the cylindrical surface of the inner wall of the housing, ensures uniform and maximum filling of the cross section of the housing with an equidistant arrangement of plate walls - forming longitudinal heat transfer channels.

На Фиг. 1 изображен общий вид пластинчатого теплообменника; на Фиг. 2 сечение Α-A Фиг. 1.In FIG. 1 shows a general view of a plate heat exchanger; in FIG. 2 section Α-A FIG. one.

Пластинчатый теплообменник содержит корпус, образованный соосными внутренней и наружной цилиндрическими стенками 1 и 2, торцевые коллекторы 3 и 4 подвода теплообменивающихся сред, которые для противоточной схемы движения каждой из теплообменивающихся сред расположены с противоположных концов корпуса, и, соответственно расположенные коллекторы 5 и 6 отвода теплообменивающихся сред, и установленную внутри корпуса насадку в виде пакета послойно расположенных изогнутых в радиальном направлении по спирали гладких (или гофрированных - на чертеже не показано) пластин - лент 7, образующих чередующиеся продольные смежные каналы 8 и 9 для прохода в противотоке каждой из теплообменивающихся сред. Входные концы каналов 8 и 9 снабжены торцевыми вставками - вытеснителями 10 и 11 в виде перемычек или заглушек, частично перекрывающими каждый из смежных каналов 8 и 9 каждой из теплообменивающейся среды в центральной зоне, примыкающей к внутренней цилиндрической стенке корпуса, (или в периферийной зоне, примыкающей к наружной цилиндрической стенке корпуса, на чертеже не показано), с образованием в периферийной зоне входных участков 12 и 13, сообщающихся с коллекторами 3 и 4 подвода теплообменивающихся сред, а соответствующие выходные концы каналов 8 и 9 снабжены торцевыми вставками - вытеснителями 14 и 15 в виде перемычек или заглушек, частично перекрывающими каждый из каналов 8 и 9 для прохода каждой из теплообменивающихся сред с противоположных сторон «в шахматном порядке» в периферийной зоне, примыкающей к наружной цилиндрической стенке 2 корпуса, (или в центральной зоне, примыкающей к внутренней цилиндрической стенке корпуса, на чертеже не показано), с образованием в центральной зоне выходных участков 16 и 17, сообщающихся с коллекторами 5 и 6 отвода теплообменивающихся сред. Кроме того, в каналах 8 и 9 между изогнутых по спирали пластин - лент 7 могут быть установлены дистанционирующие элементы 18, например, в виде изогнутых по спирали стержневых витых элементов, что повышает как прочность, так и интенсивность теплообмена в каналах.The plate heat exchanger comprises a housing formed by coaxial inner and outer cylindrical walls 1 and 2, end manifolds 3 and 4 for supplying heat-exchanging media, which are located at opposite ends of the housing for counter-current motion of each of the heat-exchanging media, and, respectively, collectors 5 and 6 of the heat-exchanging tap media, and a nozzle installed inside the casing in the form of a package of layerwise arranged radially bent in a spiral spiral smooth (or corrugated - on tezhe not shown) of the plates - 7 tapes forming alternating longitudinal adjacent channels 8 and 9 to pass in countercurrent each teploobmenivayuschihsya media. The input ends of the channels 8 and 9 are equipped with end inserts - displacers 10 and 11 in the form of jumpers or plugs, partially overlapping each of the adjacent channels 8 and 9 of each of the heat-exchanging medium in the central zone adjacent to the inner cylindrical wall of the housing (or in the peripheral zone, adjacent to the outer cylindrical wall of the housing, not shown), with the formation in the peripheral zone of the input sections 12 and 13, communicating with the collectors 3 and 4 of the supply of heat-exchanging media, and the corresponding output ends of the channel Ovs 8 and 9 are equipped with end inserts - displacers 14 and 15 in the form of jumpers or plugs, partially overlapping each of the channels 8 and 9 for the passage of each of the heat-exchanging media from opposite sides "in a checkerboard pattern" in the peripheral zone adjacent to the outer cylindrical wall 2 housing, (or in the Central zone adjacent to the inner cylindrical wall of the housing, not shown), with the formation in the Central zone of the output sections 16 and 17, communicating with the collectors 5 and 6 of the removal of heat-exchanging media. In addition, in channels 8 and 9, spacing elements 18 can be installed between the spiral-bent plates-tapes 7, for example, in the form of spiral twisted rod elements, which increase the strength and heat transfer intensity in the channels.

При этом изогнутые по спирали пластины - ленты 7 насадки теплообменника, предпочтительно, выполнены из металлической ленты (полосы) или в виде ленты из пластика и расположены в корпусе эквидистантно по эвольвенте, а эволютой упомянутой эвольвенты является окружность - направляющая цилиндрической поверхности внутренней стенки 1 корпуса теплообменника.In this case, the spiral bent plates — tapes 7 of the heat exchanger nozzle — are preferably made of metal tape (strip) or in the form of a plastic tape and are arranged equidistant in involute in the casing, and the evolute of the mentioned involute is a circle — a guide of the cylindrical surface of the inner wall 1 of the heat exchanger casing .

Заявленный пластинчатый теплообменник работает следующим образом.The claimed plate heat exchanger operates as follows.

Одна из теплообменивающихся сред (например, греющая) поступает в коллектор 3 подвода и распределяется через входные участки 12 и по каналам 8, а другая теплообменивающаяся среда (например, нагреваемая) поступает в противоположный коллектор 4 подвода и распределяется через входные участки 13 и по каналам 9, при этом теплообменивающиеся среды движутся в каналах 8 и 9 в противоположный направлениях к выходным участкам 16 и 17, реализуя противоток, со смещением по эвольвенте от периферийной зоны к центральной зоне, что интенсифицирует процесса теплообмена в каналах и повышает коэффициент теплопередачи. Пройдя по каналам 8 и 9, теплообменивающиеся среды через выходные участки 16 и 17 поступают в коллекторы 5 и 6 отвода и выводятся из теплообменника.One of the heat-exchanging media (for example, heating) enters the supply manifold 3 and is distributed through the inlet sections 12 and channels 8, and the other heat-exchanging medium (for example, heated) enters the opposite supply manifold 4 and is distributed through the input sections 13 and through channels 9 , while the heat-exchanging media move in channels 8 and 9 in the opposite directions to the output sections 16 and 17, realizing a counterflow, with a shift along the involute from the peripheral zone to the central zone, which intensifies the process exchange in channels and increases the heat transfer coefficient. Passing through channels 8 and 9, heat-exchanging media through the output sections 16 and 17 enter the collectors 5 and 6 of the outlet and are removed from the heat exchanger.

Claims

1. A plate heat exchanger comprising a housing formed by coaxial inner and outer cylindrical walls, collectors for supplying and discharging heat transfer media, and a nozzle installed inside the housing in the form of a packet of smoothly or corrugated ribbon tapes layerwise spaced radially bent in a spiral direction, forming alternating longitudinal channels for the passage of heat-exchanging media, at the input and output ends of which end inserts-displacers are installed, partially overlapping adjacent channels with an image the input and output sections communicating with the respective collectors of the inlet and outlet of heat-exchanging media, and the input sections of the channels for the counter-current flow of each of the heat-exchanging media are located on opposite sides of the housing, characterized in that the input ends of the channels for the passage of each heat-exchanging medium are equipped with end inserts displacers that partially overlap the channels in the Central zone adjacent to the inner cylindrical wall of the housing, or in the peripheral zone, p imykayuschey to the outer cylindrical wall of the housing, and the outlet ends are respectively provided with end inserts propellant partially overlapping channels on opposite sides of a peripheral area adjacent to the outer cylindrical wall of the housing, or in the central zone adjacent to the inner cylindrical wall of the housing.

2. The plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the spiral-bent plate-tapes are located equidistantly along the involute, while the evolute of the said involute is the circumference of the guide rail of the cylindrical surface of the inner wall of the housing.

3. The plate heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that spacing elements are installed in the channels between the spiral-bent plate tapes.

4. The plate heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the curved smooth or corrugated plates are made of metal tape.

5. The plate heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the curved smooth or corrugated plates are made in the form of a tape made of plastic.