RU1776962C - Теплообменник - Google Patents

Abstract

Использование: дл  уменьшени  гидравлического сопротивлени  и повышени  технологичности изготовлени  теплообменников в различных отрасл х техники. Сущность изобретени : в кожухе теплообменника расположен пакет перфорированных пластин. Они сопр жены с разделительными проставками и образуют каналы дл  теплоносителей высокого и низкого давлени . Последние св заны с соответствующими коллекторами подвода и отвода сред. Параллельно перфорированным пластинам установлена по крайней мере одна коллекторна  пластина. У ее торцов расположены коллекторы подвода рабочей среды высокого давлени . Коллекторна  пластина может быть размещена в центральной части пакета . В этом случае количество пластин и про- стаеок по обе стороны от нее до стенок кожуха одинаково . Теплообменник может быть снабжен по крайней мере двум  коллекторными пластинами. В этом случае количество пластин и проставок между кожухом и ближайшими к нему крайними пластинами вдвое меньше их количества между оседними коллекторными пластинами . Патрубки коллекторов высокого давлени  размещены в полост х коллекторов низкого давлени . 3 з.п. ф-лы. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к пластинчатым теплообменным аппаратам и может быть использовано в технике низких температур, например, в воздухоразделительных установках , гелиевых рефрижераторах и т.п., а также в энергетике.

Известен теплообменник, содержащий кожух и расположенный в нем пакет, набранный из теплопроводных перфориро4- ванных пластин попеременно с проставками , образующими в сборе каналы дл  движени  потока низкого давлени  вдоль пластин , а потока высокого давлени , - в поперечном пластинам направлении, и коллекторы высокого и низкого давлени  с каналами и патрубками. Однако эффективность такого теплообменника недостаточно высока, значительно и его гидравлическое сопротивление.

Известен теплообменник, содержащий расположенный в кожухе пакет, набранный из теплопроводных перфорированных пластин попеременно с проставками, образующими в сборе каналы дл  движени  потоков высокого и низкого давлени  вдоль пластин, и коллекторные каналы на крайних участках пакета, а также коллекторы высокого и низкого давлени  с коллекторными каналами и патрубками, в котором коллекторы высокого давлени  выполнены в виде установленных

по бокам пакета, соответственно, в его верхней и нижней част х, пр моугольных брусков, при этом коллекторные каналы на крайних участках пакета образованы совмещением крайних окон с крайними отверсти ми и перфорированных пластин. Недостатками такого теплообменника  вл ютс  значительные гидравлические сопротивлени  в каналах высокого давлени  из-за их большой длины и малого диаметра, и нетехнологичность устройства, св занна  со сложностью прочно-плотного присоединени  к пакету коллекторов высокого давлени  с внешней стороны кожуха.

Цель изобретени  - уменьшение гидравлических сопротивлений, упрощение конструкции и повышение технологичности теплообменника.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в,известном теплообменнике, содержащем расположенный в кожухе пакет, набранный из теплопроводных перфорированных пластин попеременно с проставками, образующими в сборе каналы дл  движени  потоков высокого и низкого давлени  вдоль пластин и коллекторные каналы на крайних участках пакета, и коллекторы высокого и низкого давлени  с каналами и патрубками, коллекторы высокого давлени  выполнены в виде, по крайней мере, одной коллекторной пластины , расположенной параллельно пластинам и проставкам внутри пакета, а каналы коллектора расположены на противоположных концах указанной пластины. По одному из вариантов коллекторна  пластина расположена в центральной части пакета так, что по обе стороны от нее размещено одинаковое количество пластин и проставок. По другому варианту теплообменник снабжен , по крайней мере, двум  коллекторными пластинами, при этом количество пластин и проставок между крайними коллекторными пластинами и кожухом вдвое меньше количества пластин и проставок, расположенных между соседними коллекторными пластинами; Патрубки коллекторов высокого давлени  расположены в полост х коллекторов низкого давлени . Сопоставительный анализ с прототипом показывает , что за вленный теплообменник отличаетс  выполнением коллекторов высокого давлени , по крайней мере, в виде одной коллекторной пластины с коллекторной пластины с коллекторными каналами на ее противоположных концах, расположенной а средней части пакета параллельно пластинам и проставкам. В предлагаемом теплообменнике благодар  расположению коллекторных пластин параллельно пластинам и проставкам в средней части пакета

более чем вдвое уменьшаетс  длина коллекторных каналов пака, что приводит к значительному уменьшению гидравлического сопротивлений, повышению равномерности распределени  потоков и, как следствие, к повышению эффективности теплообмена. Применение плоских коллекторных пластин с каналами на крайних участках вместо двух коллекторов, расположенных вне кожуха,

0 упростит конструкцию теплообменника и значительно повысит его технологичность, так как отпадает необходимость в специальной оснастке, требуемой дл  прочно-плотного соединени  коллекторов с пакетом

5 теплообменника. Благодар  указанным отличительным признакам по вл етс  возможность изготавливать пластичные матричные теплообменники с малыми гидравлическими сопротивлени ми, простые

0 по конструкции и технологии изготовлени  и хорошим дизайном, так как уменьшитс  количество дополнительных элементов вне кожуха.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображены соответ5 ственно продольное и поперечное осевые сечени  теплообменника с коллекторными пластинами, расположенными внутри пакета; на фиг. 3 - продольное сечение теплообменника с патрубками, расположенными в

0 полости коллектора низкого давлени .

Теплообменник (фиг. 1 и фиг. 2) содержит кожух 1 и расположенный в нем пакет 2, набранный из теплопроводных перфорированных пластин 3 попеременно с про5 ставками 4, образующими в сборе каналы высокого 5 и низкого б давлений дл  движени  потоков вдоль пластин 3 и проставок 4, и коллекторные каналы 7 на крайних участках пакета 1. Внутри пакета 2 параллельно

0 пластинам 3 и проставкам 4 расположены коллекторы высокого давлени , выполненные в виде двух коллекторных пластин 8 с коллекторными каналами 9 на крайних участках 10 пластин 8. Каналы 9 коллекторов

5 высокого давлени  соединены с коллекторными каналами 7 пакета 2 с помощью отверстий 11, выполненных в коллекторных пластинах 8, а также с патрубками 12, установленными с внешней стороны пластин 8,

0 а, следовательно, и кожуха 1. К стенкам кожуха 1 присоединены коллекторы 13 низкого давлени . По варианту, представленному на фиг. 3, каналы 9 коллекторов высокого давлени  соединены, помимо коллекторных

5 каналов 7 пакета, также с патрубками 14 коллекторов высокого давлени , больша  часть каждого из которых расположена в полости 15 коллекторов 13 низкого давлени , а меньша  часть - вне коллектора 13. При этом каналы 9 соединены с патрубками

14 с помощью трубок 16. В обоих вариантах количество пластин 3 и проставок 4 между каждой коллекторной пластиной 8 и кожухом 1 вдвое меньше количества пластин и проставок, расположенных между соседними коллекторными пластинами 8. Возможен также вариант (на рис. не показан), когда коллекторы высокого давлени  выполнены 8 виде одной коллекторной пластины 8 с каналами 9 на ее противоположных концах , при этом указанна  пластина 8 расположена в центральной части пакета 2, так. что по обе стороны от нее расположено одинаковое количество пластин 3 и проставок 4.

Теплообменник работает следующим образом.

Рабоча  среда высокого давлени  через верхние патрубки 12 (фиг. 1, 2) или 14 (фиг. 3) поступает в каналы 9 коллекторных пластин 8, затем распредел етс  по расположенным по обе стороны от них коллекторным каналам 7 пакета 17и направл етс  в каналы 5 высокого давлени  пакета 1, отдава  теплопроводным перфорированным пластинам 3 свое тепло. Пройд  каналы 5, среда собираетс  в нижних коллекторных каналах 7 пакета 1, и по ним движетс  к нижнему каналу 9 коллекторной пластины 8, откуда направл етс  к нижним выходным патрубкам 12 (14). Холодна  среда низкого давлени  от нижнего коллектора 13 распредел етс  по каналам 6 низкого давлени  и отбирает от них полученное от смежных каналов 5 тепло, далее направл етс  к верхнему выходному коллектору 13. В предложенном теплообменнике каналы высокого давлени  имеют минимальные гидравлические сопротивлени , так как благодар  расположению коллекторных пластин 8 внутри пакета при одном и том же диаметре канала 9 в коллекторной пластине 8 выполнено вдвое больше выходных отверстий 11 дл  перехода сред в коллекторные каналы 7 пакета, при этом при одной и той же высоте пакета длина коллекторных каналов 7 дл  каждого потока значительно уменьшаетс , По этой же причине в таком пакете возрастает также расходна  равномерность движени  потоков в каналах высокого давлени , что нар ду с увеличением расхода теплопотоков (из-за уменьшени  гидравлического сопротивлени ) значительно повысит эффективность теплообмена . При этом достигаетс  наибольша  равномерность распределени  потоков по пакету, и, соответственно, наименьша  величина гидравлического сопротивлени  благодар  такому расположению коллекторных пластин 8, при котором величина

участков пакета между пластинами 8 либо между пластинами 8 и кожухом 1 соответствует величине направл емых в них потоков. При одной коллекторной пластине 8 это обеспечиваетс  тем, что по обе стороны ее расположено одинаковое количество пластин 3 и проставок 4, а при нескольких пластинах 8, - тем, что количество пластин и проставок между соседними пластинами 8

вдвое больше (т.к. они принимают вдвое больший поток), чем между каждой из крайних пластин 8 и кожухом 1. В результате гидравлическое сопротивление на всех участках пакета одинаково. Расположение

патрубков 14 высокого давлени  в полости коллектора 13 низкого давлени  обеспечивает дополнительное повышение эффективности теплообмена. Дело в том, что подвод р да трубок 16 к каналу 9 коллекторной

пластины 8 позволит уменьшить толщину коллекторных пластин 8, так как этот канал 9 тер ет функцию распределительного канала . Эту функцию выполн ет.общий патрубок 14 высокого давлени . Конструкци 

теплообменника максимально упрощена, поскольку он выполнен из р да плоских пластин 3, проставок 4 и коллекторных пластин 8, располагаемых вместе с пластинами кожуха в общем наборе. Последнее же обеспечивает высокую технологичность теплообменника , так как его пакет вместе с коллекторами может быть прочно-плотно соединен диффузионной сваркой, вакуумной пайкой и т.п. по простой технологии.

Теплообменник имеет хороший дизайн, так как с внешней стороны кожуха кроме присоединительных патрубков нет никаких его деталей или элементов (коллекторы наход тс  в общем пакете с пластинами 3 и проставками 4). По сравнению с прототипом при использовании предлагаемого изобретени  масса теплообменника в результате повышени  интенсивности теплообмена уменьшаетс  приблизительно на 20%, трудоемкость его изготовлени  - на 8...10%.

Claims (4)

1. Формула изобретени  1. Теплообменник, содержащий кожух и расположенный в нем пакет из перфорированных пластин, сопр женных с разделительными проставками с образованием каналов дл  теплоносителей высокого и низкого давлений с соответствующими коллекторами подвода и отвода рабочих сред с

   патрубками, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  гидравлического сопротивлени  и повышени  технологичности , теплообменник снабжен по крайней мере одной коллекторной пластиной, установленной параллельно перфорированным

   пластинам пакета, и коллекторы подвода рабочей среды высокого давлени  расположены у ее торцов.
2. 2.Теплообменник поп, 1,отличаю- щ с   тем, что коллекторна  пластина расположена в центральной части пакета, причем количество пластин и проставок по обе стороны от нее до стенок кожуха одинаково .
3. 3.Теплообменник по п. 1,отличаю- щ и и с   тем, что он снабжен по крайней

   мере двум  коллекторными пластинами, причем количество пластин и проставок между кожухом и ближайшими к нему крайними коллекторными пластинами вдвое меньше их количества между соседними коллекторными пластинами.
4. 4. Теплообменник по п. 1,отличающий с   тем, что патрубки коллекторов высокого давлени  размещены в полост х коллекторов низкого давлени .

   7V/

   It

   .

   ,-

   Pve.2

   tf ts

   Фц. 3

   ri

   в