RU199637U1 - Оребренная теплообменная панель - Google Patents

Abstract

Оребренная теплообменная панель служит основной сборочной единицей рекуператоров оребренных пластинчатого типа с перекрестным движением сред газ-воздух.Оребренная теплообменная панель состоит из пластины и приваренных к ней ребер, пластина и ребра изготовлены из листовой стали.Для изготовления пластин и ребер теплообменной панели применяются: нержавеющая или углеродистая сталь.Ребра привариваются к пластине методом шовной сварки.Ребра расположены на пластине сегментами в шахматном порядке.Расположение ребер на пластине, сегментами в шахматном порядке уменьшает нагрузку на сварные соединения при тепловом расширении пластины.Особенностью конструкции является конфигурация и расположение ребер на теплообменной пластине.Ребра расположены под наклоном к пластине. Наклон ребер чередуется в каждом ряду.За счет чередующегося наклона ребер и большого количества сегментов по ходу движения теплоносителей, создается вихревое движение потока, что способствует интенсификации рекуперации тепла отходящих дымовых газов.Вихревое движение потоков приводит к изменению гидравлического состояния потоков, повышает кинетическую энергию движения, создаёт турбулизацию и дополнительное перемешивание слоёв внутри теплоносителей, что способствует увеличению показателей теплопередачи, тепловой мощности, значительно снижает металлоемкость рекуператора.Вихревое движение потока сопровождается снижением гидравлических сопротивлений рекуператора и эффектом самоочистки поверхностей нагрева от отложений.Эффект самоочистки способствует продолжительной работе рекуператора без снижения эффективности, сохраняя показатели тепловой мощности на уровне первого запуска.

Description

Настоящая полезная модель относится к рекуперативным теплообменным аппаратам оребренным пластинчатого типа с перекрестным движением сред газ-воздух, изготавливаемых из листовой нержавеющей или углеродистой стали, а конкретно к конструктивным элементам теплообменного оборудования различного назначения, и может быть использована для интенсификации теплообмена в оребренных пластинчатых теплообменных аппаратах при одно- и многофазных течениях.

В качестве прототипа принята оребренная листовая панель для пластинчатого теплообменника, содержащая основание, выполненное в виде металлического листа, и ребра, расположенные на наружной стороне основания и приваренные к нему. [Патент РФ на полезную модель №141 809 от 31.12.2013 по кл. F28F 3/00 опубл. 20.06.2014].

Недостатком указанной оребренной листовой панели является недостаточная интенсификация теплообмена. Сварной шов в силу своей небольшой величины относительно сечения канала не обеспечивает достаточную турбулизацию в каналах, в пограничном слое ребер и пластины ламинарное течение сред, что влечет за собой увеличение массогабаритных показателей и соответственно затрат на материал.

Технический результат полезной модели заключается в повышении интенсификации теплообмена, снижении металлоемкости и увеличении экономической эффективности рекуператоров, изготавливаемых с применением заявленных теплообменных панелей.

Рассматриваемая оребренная теплообменная панель представляет собой, устройство для интенсификации теплообмена в каналах различного поперечного сечения, состоит из пластины (1) и рёбер (2), как показано на фиг. 1.

Неразъемное соединение пластины и стенок ребер осуществлено посредством шовной сварки, как показано на фиг. 2.

Как показано на фиг. 3, ребра изготовлены из листовой нержавеющей или углеродистой стали, в виде профилей П-образной формы, полки (3) П-образного профиля расположены не перпендикулярно, а под наклоном к стенке (4) П-образного профиля.

За счет большого количества сегментов ребер по ходу движения теплоносителей, как показано на фиг. 1, отрыв пограничного слоя от полок ребер происходит стабильно на протяжении всей длины каналов, в связи с чем, турбулентные завихрения способствуют интенсификации рекуперации тепла отходящих дымовых газов и воздуха.

Пластина и ребра могут быть разной толщины, например толщина листа, из которого изготовлены ребра, может быть в несколько раз меньше толщины пластины теплообменной панели, как показано на виде Б фиг. 1, так как рекуперация между теплоносителем и тепло принимающей средой, в большей степени, увеличивается за счет турбулентности потоков в каналах теплообменника, а не за счет толщины ребер, такая компоновка значительно снижает металлоемкость рекуператора, состоящего из вышеописанных теплообменных панелей, что напрямую влияет на увеличение экономической эффективности рекуператора, за счет уменьшения затрат на материалы.

Расстояние между рядами ребер не превышает высоту ребра, как показано на фиг. 1, что обеспечивает лучшую турбулизацию потоков, так как турбулизация потока увеличивается за счет того, что поток сорвавшийся на торце одного ребра, мгновенно рассекается торцом следующего ребра по ходу движения теплоносителя.

Расположение ребер на пластине в шахматном порядке, как показано на фиг. 1, значительно уменьшает нагрузку на сварные соединения при тепловом расширении пластины, что улучшает прочностную надёжность оребренной теплообменной панели и рекуператора в состав которого входит рассматриваемая оребренная теплообменная панель, что способствует снижению металлоемкости конструкции.

Чередующийся, в каждом ряду, наклон полок П-образных профилей, где основания полок стоят на одной линии, как показано на виде Б фиг. 1, такая конфигурация смещает траекторию движения вихревых потоков от центра канала к пристенной области пограничного слоя, тем самым увеличивая рекуперацию между теплоносителем и тепло принимающей средой.

Вихревое движение потока сопровождается снижением гидравлического сопротивления, способствует увеличению показателей теплопередачи рекуператора, в состав которого входит рассматриваемая оребренная теплообменная панель, также создается эффект самоочистки поверхностей нагрева от отложений, что значительно снижает металлоемкость рекуператора, закладываемую при проектировании.

Краткое описание чертежей:

фиг. 1. – оребренная теплообменная панель состоит из пластины и ребер П-образной формы, которые изготовлены из листовой стали.

фиг. 2. – процесс сварки пластины и ребер, методом шовной сварки.

фиг. 3. – ребро теплообменной панели, изготовлено из листовой стали методом штамповки, сечение имеет форму П-образного профиля.

фиг. 4. – Теплообменный блок, состоящий из оребренных теплообменных панелей.

Осуществление изобретения: предлагаемая оребренная теплообменная панель может быть реализована в теплообменном блоке рекуператора типа ПОШТ (ПОШТ-пластинчатый оребренный шовносварной теплообменник), с перекрестным и иным движением сред газ-воздух, как показано на фиг. 4, стрелками с нумерацией показаны направления движения теплоносителя и тепло принимающей среды: вход теплоносителя (дымовые газы) (5); выход теплоносителя (дымовые газы) (6); вход холодной тепло принимающей среды (атмосферный воздух) (7); выход подогретой тепло принимающей среды (атмосферный воздух) (8).

Claims (6)

1. Оребренная теплообменная панель, содержащая пластину (1) и ребра (2) из листовой стали, в виде профиля П-образной формы, отличающаяся тем, что стенки (3) профилей ребер соединены с пластиной посредством шовной сварки, а полки (4) профиля выполнены под наклоном к стенке профиля.

2. Оребренная теплообменная панель по п. 1, отличающаяся тем, что длина ребер в несколько раз меньше длины пластины.

3. Оребренная теплообменная панель по п. 1, отличающаяся тем, что пластина и ребра могут быть разной толщины.

4. Оребренная теплообменная панель по п. 1, отличающаяся тем, что ребра на пластине по ходу движения теплоносителей расположены сегментами, с промежутками, не превышающими высоту ребра.

5. Оребренная теплообменная панель по п. 1, отличающаяся тем, что ребра на пластине расположены рядами, в шахматном порядке.

6. Оребренная теплообменная панель по п. 1, отличающаяся тем, что наклон полок П-образных профилей, стоящих на одной линии по ходу движения теплоносителей, чередуется в каждом ряду.

Images