RU201068U1

RU201068U1 - Пластина теплообменника

Info

Publication number: RU201068U1
Application number: RU2020125206U
Authority: RU
Inventors: Никита Юрьевич Саввин; Леонид Анатольевич Кущев; Марина Вячеславовна Серебреникова; Игорь Владимирович Волабуев
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2020-11-25

Abstract

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к теплообменному оборудованию, и может использоваться для теплообмена между различными жидкостями не только в системах теплоснабжения, но и в других отраслях производства.Полезная модель направлена на повышение эффективности теплообмена за счет увеличения коэффициента теплопередачи.Это достигается тем, что пластина теплообменника, выполненная в виде прямоугольного листа 1, по углам которого расположены сквозные отверстия 3, 4, 5, 6, включающая с двух сторон листа основную теплообменную часть 7 с рифлениями 8, промежутки между которыми образуют каналы 9. В предложенном решении каналы 9 имеют углубления 10 правильной шестиугольной формы, располагающиеся по синусоидальному закону.Высота углублений составляет (0,1÷0,8)s, гдеs– толщина пластины.Шаг углублений составляет (5÷15)h,гдеh –высота углубления.Сторона правильного шестиугольника составляет (0,1÷0,5)p2,гдеp2–расстояние между соседними рифлениями.

Description

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к теплообменному оборудованию, и может использоваться для теплообмена между различными жидкостями не только в системах теплоснабжения, но и в других отраслях производства.

Известен кожухотрубный теплообменник [Саввин, Н.Ю. Высокоэффективный теплообменный аппарат для системы жилищно-коммунального хозяйства /Н.Ю. Саввин, Н.Ю. Никулин; Гадюкина А.В. — Сборник научных трудов в 9 ч. — Новосибирск: НГТУ, 2019. — С. 256-262], имеющий цилиндрическую форму и состоящий из кожуха и трубного пучка. Однако, кожухотрубные теплообменники имеют низкий коэффициент теплопередачи, в сравнении с пластинчатыми теплообменниками.

Известна пластина пластинчатого теплообменника [патент РФ на изобретение №2351863, опубликован 10.04.2009г, бюл. №10, МПК F28D9/00 (2006.01)]. Пластина включает основную теплообменную часть, расположенную между двумя распределительно-коллекторными частями, отверстия, расположенные в угловых частях распределительно-коллекторных частей, рифления для расположения герметизирующих прокладок, рифления теплообменной части, рифления распределительно-коллекторных частей, рифления вблизи отверстий.

Недостатками пластины являются: высокие гидродинамические параметры элементарных объемов охлаждаемой или нагреваемой жидкости по ширине пластины при их подходе от входного отверстия через распределительно-коллекторную часть к основной теплообменной части, как следствие – низкая эффективность теплообмена между теплоносителями.

Известна пластина пластинчатого теплообменника, принятая за прототип [патент РФ на изобретение №2351866, опубликован 10.04.2009г, бюл. №10, МПК F28F3/00 (2006.01)]. Пластина теплообменника выполнена в виде прямоугольного листа с двумя сквозными отверстиями, расположенными по углам в верхней части листа, и двумя симметричными им в нижней части. Между отверстиями, расположенными в верхней и нижней частях, с двух сторон пластины, находится основная теплообменная часть с рифлениями. Площадки между рифлениями образуют каналы.

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: выполнена в виде прямоугольного листа, по углам которого расположены сквозные отверстия, включающая с двух сторон листа основную теплообменную часть с рифлениями, площадки между которыми образуют каналы.

Недостатком прототипа является низкая турбулентность потока в межпластинном канале, что уменьшает коэффициент теплообмена, тем самым уменьшается эффективность теплообмена.

Полезная модель направлена на повышение эффективности теплообмена за счет увеличения коэффициента теплопередачи и турбулизации теплоносителя.

Это достигается тем, что пластина теплообменника выполнена в виде прямоугольного листа, по углам которого расположены сквозные отверстия, включающая с двух сторон листа основную теплообменную часть с рифлениями, площадки между которыми образуют каналы. В предложенном решении площадки имеют углубления правильной шестиугольной формы, располагающиеся по синусоидальному закону.

Для сохранения жесткости пластины высота h углублений может составлять (0,1÷0,8)s, где s – толщина пластины.

Для формирования непрерывного турбулентного следа, шаг углублений может составлять (5÷15)h, где h – высота углубления.

Для создания разной степени турбулизации, сторона правильного шестиугольника может составлять (0,1÷0,5)p ₂ , где p ₂ – расстояние между соседними рифлениями.

Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявленное решение отличается тем, площадки имеют углубления правильной шестиугольной формы, располагающиеся по синусоидальному закону, и позволяет установить наличие отличительных от прототипа признаков.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию полезной модели «новизна».

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена пластина теплообменника, фиг.2 – вид А на фиг.1 (канал с углублениями правильной шестиугольной формы, располагающиеся по синусоидальному закону).

Пластина теплообменника выполнена в виде прямоугольного листа 1, например, со скругленными углами. По контуру листа 1 с одной его стороны устанавливается герметизирующая прокладка 2. Лист 1 имеет четыре сквозных отверстия 3, 4, 5, 6. Отверстия 3, 5 расположены по углам в верхней части листа 1, а отверстия 4, 6 - симметрично им в нижней части листа 1. Прямоугольный лист 1 включает основную теплообменную часть 7, расположенную с двух сторон пластины между отверстиями 3, 5 и отверстиями 4, 6. Основная теплообменная часть 7 содержит выполненные, например V-образными, рифления 8 с обеих сторон пластины. Площадка между соседними рифлениями образует канал 9. При этом каналы имеют углубления 10 правильной шестиугольной формы, располагающиеся по синусоидальному закону.

Создание углублений 10 правильной шестиугольной формы, располагающихся по синусоидальному закону, в каналах 9 является финальным этапом изготовления пластин. Осуществляется на готовых пластинах, имеющих рифления на основной теплообменной части. Технология создания углублений 10 правильной шестиугольной формы может быть осуществлена известными методами: штамповкой, прокаткой, сверлением и т.д. Шаг углублений 10 правильной шестиугольной формы и их геометрические размеры могут определяться расчетным путем. Оптимальные значения могут составлять:

высота h углублений - (0,1÷0,8)s, где s – толщина пластины;

шаг p углублений - (5÷15)h, где h – высота углубления;

сторона правильного шестиугольника (0,1÷0,5)p ₂ , где p ₂ – расстояние между соседними рифлениями.

Изготовление пластины для теплообменников может быть осуществлено из известных материалов, например, из стали, меди и др.

При эксплуатации пластины первый теплоноситель, например, жидкость, участвующий в теплообмене, течет через отверстие 3, расположенное в верхней правой части листа 1 по передней основной теплообменной части 7, имеющей рифления 8, необходимые для создания турбулизации теплоносителя, в отверстие 6. Такой путь протекания теплоностителя обусловлен наличием герметизирующей прокладки 2. Второй теплоноситель, например, жидкость, участвующий в теплообмене, течет по обратной стороне листа 1, противоположно первому теплоносителю, от отверстия 4, расположенного в нижней правой части листа 1, по основной теплообменной части 7, имеющей рифления 8, необходимые для создания турбулизации теплоносителя, в отверстие 5. Таким образом, теплота от одного теплоносителя, участвующего в теплообмене, переносится через лист 1 к другому теплоносителю, участвующему в теплообмене. Благодаря углублениям 10 правильной шестиугольной формы, располагающихся по синусоидальному закону, в каналах 9, создается дополнительная турбулизация теплоносителя, тем самым увеличивая коэффициент теплопередачи.

Применение пластин с вышеуказанными углублениями правильной шестиугольной формы, располагающихся по синусоидальному закону, в каналах между рифлений, позволяет повысить эффективность теплообмена между двумя теплоносителями, например, жидкостями, между соседними теплообменными пластинами за счет повышения коэффициента теплопередачи путем турбулизации потока теплоносителя в теплообменнике.

Таким образом, заявленная полезная модель увеличивает коэффициент теплопередачи и обеспечивает более высокую производительность по целевому продукту (нагревание жидкости, например, воды).

Claims

1. Пластина теплообменника, выполненная в виде прямоугольного листа, по углам которого расположены сквозные отверстия, включающая с двух сторон листа основную теплообменную часть с рифлениями, площадки между которыми образуют каналы, отличающаяся тем, что площадки имеют углубления правильной шестиугольной формы, располагающиеся по синусоидальному закону.

2. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что высота углублений составляет (0,1 ÷ 0,8)s, где s – толщина пластины.

3. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что шаг углублений составляет (5 ÷ 15)h, где h – высота углубления.

4. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что сторона правильного шестиугольника составляет (0,1÷0,5)p ₂, где p ₂ – расстояние между соседними рифлениями.