RU2055295C1

RU2055295C1 - Теплообменник

Info

Publication number: RU2055295C1
Application number: RU93052083A
Authority: RU
Inventors: В.А. Шапошников
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Митра"
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1996-02-27

Abstract

Сущность изобретения: теплообменник собирается из множества одинаковых прямоугольных плакированных припоем металлических листов 1, имеющих перфорацию в виде параллельных дорожек из наклонных прорезей 2 и ребер 3 между ними. Дорожки заканчиваются отверстиями 4. Отдельные листы в любом желаемом количестве складываются в пакет таким образом, что наклоны прорезей в двух соседних листах направлены в противоположные стороны от оси дорожек, что достигается поворотом на 180^o каждого последующего листа по отношению к предыдущему вокруг оси А - А. Пакет закрыт по обеим сторонам покрывными листами, имеющими одно для каждой дорожки отверстие, соответствующее по расположению отверстиям 4. 4 ил.

Description

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к компактным теплообменникам.

Известно много конструктивных решений пластинчато-ребристых теплообменников [1, 2]
Недостатком таких теплообменников является их относительная сложность и неспособность работать при высоких давлениях теплоносителей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является матричный теплообменник, изготавливаемый из попеременно чередующихся плоских, перфорированных тем или иным способом, выполненных из теплопроводного металла пластин и прокладок из того же металла [3] Эта конструкция позволяет создать довольно простой теплообменник, способный выдержать очень высокие давления теплоносителей.

Недостатками матричного теплообменника являются высокая осевая теплопроводность, высокое гидравлическое сопротивление и относительно небольшая удельная поверхность.

Задача изобретения уменьшение осевой теплопроводности, снижение гидравлического сопротивления и увеличение удельной поверхности при сохранении способности выдерживать высокие давления потоков теплоносителей.

Для этого в компактном теплообменнике, содержащем плоские перфорированные плакированные металлические листы, перфорация выполнена в виде параллельных дорожек из наклонных прорезей, заканчивающихся с обоих концов отверстиями и расположенных на одинаковом расстоянии одна от другой и от краев листа, а листы сложены в пакет так, что наклоны прорезей в двух соседних листах направлены в противоположные стороны от оси дорожки, причем весь пакет закрыт по обеим сторонам двумя плоскими покрывными листами той же формы и из того же материала, имеющими отверстия в местах, соответствующих отверстиям на концах дорожек из прорезей, а общее число отверстий на одном покрывном листе равно числу дорожек, при этом каждой дорожке соответствует только одно отверстие.

Использование изобретения при изготовлении теплообменника независимо от размеров последнего обеспечивает работу теплообменника практически при любых рабочих давлениях, поскольку его прочность определяется прочностью прямоугольного канала с шириной прорези и толщиной стенки, равной толщине покрывного листа, причем обе эти величины могут быть соответственно выбраны. Гидравлическое сопротивление теплообменника свободно регулируется количеством листов в пакете и числом дорожек.

Низкая осевая теплопроводность теплообменника предлагаемой конструкции обеспечивается наличием прорезей.

Отсутствие прокладок, характерных для матричного прототипа, обеспечивает высокую удельную поверхность теплообмена, которая при толщине листа 0,5 мм соответствует лучшим образцам пластинчато-ребристых теплообменников.

На фиг. 1 показан наиболее простой металлический лист с перфорацией в виде дорожек из прорезей, множество которых образуют теплообменную поверхность; на фиг. 2 укладка множества листов в пакет, образующий теплообменную поверхность; на фиг. 3 покрывной лист теплообменника; на фиг. 4 схема движения потоков теплоносителей в теплообменнике.

Теплообменник включает множество одинаковых прямоугольных плакированных припоем металлических листов 1 (фиг. 1), имеющих перфорацию в виде параллельных дорожек из наклонных прорезей 2 и ребер 3 между ними. Дорожки заканчиваются отверстиями 4. Отдельные листы в любом желаемом количестве складываются в пакет 5 (фиг. 2) таким образом, что наклоны прорезей в двух соседних листах направлены в противоположные стороны от дорожек, что достигается поворотом на 180^о каждого последующего листа по отношению к предыдущему вокруг оси А-А. Таким образом формируется пакет 5 из множества листов, которые спаиваются по взаимно контактирующим поверхностям. В результате образуется ряд параллельных полостей 6 (в рассматриваемом простом случае две), разделенных непроницаемой стенкой 7 и проницаемых для теплоносителей в направлении оси А-А и имеющих развитую теплообменную поверхность, образованную ребрами 3. Отверстия 4 образуют коллекторы 8 (рис. 2), обеспечивающие доступ теплоносителя к обеим сторонам полостей 6 по всей высоте пакета 5. Пакет 5 запаян по обеим сторонам, образуемым плоскостью крайних листов 1, двумя покрывными листами 9 (фиг. 3) той же формы и из того же плакированного металла, что и листы 1, и имеющими одно для каждой дорожки из прорезей отверстие 10, соответствующее по расположению отверстиям 4 на листах 1, причем отверстия для двух соседних дорожек располагаются на противоположных сторонах покрывного листа 9. Покрывные листы 9 развернуты один относительно другого на 180^о вокруг оси В-В, перпендикулярной оси дорожек из прорезей. В результате после пайки коллекторы 8 каждой из полостей 6 имеют доступ теплоносителя с противоположных сторон.

Для простоты на фиг. 1 представлен лист с двумя дорожками, однако их может быть любое другое количество. В качестве наиболее приемлемого конструктивного материала листов может быть принят плакированный алюминиевый лист. Дорожки расположены на одинаковом расстоянии t одна от другой и от краев листа, причем это расстояние должно быть минимально возможным, но обеспечивающим надежную спайку листа в пакет.

Теплообменник работает следующим образом.

Один из теплоносителей (теплый поток а) подводится к отверстию 10а на одном конце одного из покрывных листов 9, как это показано на фиг. 4. Через отверстие 10а теплоноситель по коллектору 8а имеет доступ к теплообменной поверхности, образуемой ребрами 3 в полости 6а по всей высоте пакета 5. Поскольку с другого конца теплообменная поверхность полости 6а по всей высоте пакета 5 объединена коллектором 8а, выходящим в отверстие 10а с противоположной стороны пакета, поток а равномерно распределяется по всему поперечному сечению полости 6а и движется по ней вдоль плоскости листов, отдавая тепло ребрам 3, которые отводят его к стенке 7. Гидравлическое сопротивление при этом легко меняется в желаемых пределах в результате изменения площади поперечного сечения за счет изменения высоты пакета 5. Другой поток (холодный поток в) подводится к отверстию 10в с противоположного конца теплообменника и по коллектору 8а равномерно распределяется по высоте полости 6в и, двигаясь по ней противотоком потоку а, отбирает тепло от стенки 7, омывая ребра 3, расположенные в этой полости.

Способность предлагаемого теплообменника выдерживать то или иное рабочее давление теплоносителей определяется возможностями пайки выдерживать нормальные разрывающие усилия. Если теплообменник спаян из алюминиевого листа толщиной 0,4 мм при ширине наклонных прорезей 2 и ребер 3 0,6 мм, t 4 мм, ширине дорожек из прорезей 30 мм и толщине покрывных листов 1 мм, то при качественной пайке он может работать при давлениях до 25 МПа, причем эта величина не зависит от размеров теплообменника.

Такой теплообменник имеет осевую теплопроводность, не превышающую осевой теплопроводности пластинчато-ребристых теплообменников, а его удельная поверхность соответствует удельной поверхности лучших образцов пластинчато-ребристых теплообменников. При этом следует иметь ввиду, что в силу простоты конструкции технология его изготовления много проще, чем технология изготовления пластинчато-ребристых теплообменников, следовательно, снижается процент брака и повышается надежность.

Claims

ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий плоские перфорированные плакированные металлические листы, отличающийся тем, что перфорация выполнена в виде параллельных дорожек из наклонных прорезей, заканчивающихся с обоих концов отверстиями и расположенных на одинаковом расстоянии одна от другой и от краев листа, а листы сложены в пакет так, что наклоны прорезей в двух соседних листах направлены в противоположные стороны от оси дорожки, причем весь пакет закрыт по обеим сторонам двумя плоскими покрывными листами той же формы и из того же материала, имеющими отверстия в местах, соответствующих отверстиям на концах дорожек из прорезей, а общее число отверстий на одном покрывном листе ровно числу дорожек, при этом каждой дорожке соответствует только одно отверстие.