RU2101647C1

RU2101647C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2101647C1
Application number: RU93025712A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Аверкиев; В.И. Беленко
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Радиатор"
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines; condensers of air conditioners and other heat exchange equipment operating on gaseous cooler. SUBSTANCE: heat exchanger has tubes with plate-type cross finning with corrugations 3 being arranged at angle to front plane of heat exchanger. Plates have additional corrugations 7 and 8 arranged on each following row of tubes made in mirror like manner relative to corrugations of previous row. EFFECT: simplified manufacture of rotor dies, possibility of manufacture of plates of heat exchanger on these dies. 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в составе радиаторов для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, конденсаторов кондиционеров и в других теплоообменных аппаратах, где охлаждение осуществляется газообразным охладителем. The invention relates to heat engineering and can be used as part of radiators for cooling internal combustion engines, condensers of air conditioners and other heat exchangers, where the cooling is carried out by a gaseous cooler.

Известен трубчато-пластинчатый теплообменник, содержащий пучок труб, оребренных пластинами, образующий конфузорно-диффузорные каналы, причем угол между пластинами в диффузорной и конфузорной частях составляет 16-90^o [1]
Данный теплообменник требует большой точности изготовления, не обеспечивает эффективного охлаждения при скоростях ниже 10 м/сек газообразного охладителя и не обеспечивает достаточно интенсивного омывания торцевых сторон трубок и межтрубных зазоров пластин по глубине сердцевины (по потоку охладителя). В этом случае наличие гофров способствует засоряемости межтрубного пространства.Known tube-plate heat exchanger containing a bunch of pipes, finned plates, forming a confuser-diffuser channels, and the angle between the plates in the diffuser and confuser parts is 16-90 ^o [1]
This heat exchanger requires high manufacturing accuracy, does not provide effective cooling at speeds below 10 m / s of a gaseous cooler, and does not provide sufficiently intensive washing of the ends of the tubes and the annular gaps of the plates along the depth of the core (downstream of the cooler). In this case, the presence of corrugations contributes to the clogging of the annulus.

Известен теплообменник, содержащий трубы с поперечным оребрением в виде пластин, снабженных гофрами, расположенными под углом к потоку рабочей среды, причем гофры имеют прямоугольную форму с высотой, равной 0,18 0,6 ширины, и в смежных пластинах расположены под углом [2]
Известный теплообменник имеет следующие недостатки:
его пластины невозможно изготовить на роторных штампах, из-за чего низка производительность труда при их производстве;
при уменьшении толщины материала пластина теряет жесткость, необходимую при сборке теплообменника;
недостаточно эффективное охлаждение на скоростях до 10 м/с газообразного охлаждающих трубок, расположенных внутри впадин или выступов каналов, расположенных под углом к потоку охладителя;
при больших скоростях потока газообразного охладителя резко повышается сопротивление потоку, которое с одновременным повышением тепловой эффективности радиатора снижает механический коэффициент полезного действия двигателя и, как следствие, происходит снижение мощностно-экономических показателей двигателя.Known heat exchanger containing tubes with a transverse finning in the form of plates equipped with corrugations arranged at an angle to the flow of the medium, the corrugations having a rectangular shape with a height equal to 0.18 0.6 width, and in adjacent plates located at an angle [2]
Known heat exchanger has the following disadvantages:
its plates cannot be made on rotary dies, which is why labor productivity is low in their production;
when the thickness of the material decreases, the plate loses the rigidity necessary when assembling the heat exchanger;
insufficiently effective cooling at speeds of up to 10 m / s of gaseous cooling tubes located inside the hollows or protrusions of the channels, located at an angle to the flow of the cooler;
at high flow rates of the gaseous cooler, the flow resistance sharply increases, which, with a simultaneous increase in the thermal efficiency of the radiator, reduces the mechanical efficiency of the engine and, as a result, the power and economic performance of the engine decreases.

Наиболее близким к предлагаемому является теплообменник, содержащий трубы, расположенные параллельными рядами, с поперечным оребрением в виде пластин, снабженных гофрами, размещенными в каждом ряду труб и разделенными дополнительными гофрами, расположенными между рядами труб, причем гофры выполнены под углом к дополнительным гофрам [3]
Технической задачей изобретения является упрощение изготовления теплообменника.Closest to the proposed one is a heat exchanger containing pipes arranged in parallel rows with transverse finning in the form of plates equipped with corrugations placed in each row of pipes and separated by additional corrugations located between rows of pipes, the corrugations being made at an angle to the additional corrugations [3]
An object of the invention is to simplify the manufacture of a heat exchanger.

Технический результат обеспечивается тем, что в теплообменнике, содержащем трубы, расположенные параллельными рядами, с поперечным оребрением в виде пластин, снабженных гофрами, размещенными в каждом ряду труб и разделенными дополнительными гофрами, расположенными между рядами труб, причем гофры выполнены под углом к дополнительным гофрам, эти гофры в каждом ряду труб выполнены однонаправленными, при этом гофры каждого последующего ряда выполнены как зеркальное отражение гофр предыдущего ряда. The technical result is ensured by the fact that in the heat exchanger containing pipes arranged in parallel rows, with transverse fins in the form of plates equipped with corrugations placed in each row of pipes and separated by additional corrugations located between the rows of pipes, and the corrugations are made at an angle to the additional corrugations, these corrugations in each row of pipes are made unidirectional, while the corrugations of each subsequent row are made as a mirror reflection of the corrugations of the previous row.

Совокупность предложенных существенных признаков позволяет обеспечить возможность изготовления пластин теплообменника на роторных штампах, так как пластина представляет собой ряды гофров, разделенных дополнительными гофрами, и роторный штамп можно сделать в виде набора дисков, каждый из которых имеет ряд гофром. The combination of the proposed essential features makes it possible to manufacture heat exchanger plates on rotary dies, since the plate is a series of corrugations separated by additional corrugations, and the rotor stamp can be made in the form of a set of disks, each of which has a number of corrugations.

На фиг. 1 изображен теплообменник, вид спереди; на фиг. 2 то же, вид сверху. In FIG. 1 shows a heat exchanger, front view; in FIG. 2 same, top view.

Теплообменник содержит трубы 1 с поперечным оребрением в виде пластин 2, снабженных волнообразными гофрами 3, которые расположены под углом α к фронтальной плоскости А теплообменника. Трубы 1 образуют ряды 4, 5, 6 труб, расположенные параллельно фронтальной плоскости А теплообменника. Между рядами 4, 5, 6 труб в пластине 2 выполнены дополнительные гофры 7, 8. Гофры ряда 5 расположены как в зеркальном отражении гофров, расположенных в ряду 4. А гофры ряда 6 расположены как в зеркальном отражении гофров в ряду 5. Таким образом выполнена каждая пластина 2. Трубы 1 могут быть как плоскоовальными, так и круглыми. Глубину дополнительных гофров 7, 8 выбирают в зависимости от расстояния между рядами 4, 5, 6 труб и в зависимости от толщины материала пластин 2. The heat exchanger contains pipes 1 with transverse fins in the form of plates 2, equipped with wave-shaped corrugations 3, which are located at an angle α to the frontal plane A of the heat exchanger. The pipes 1 form rows 4, 5, 6 of pipes located parallel to the frontal plane A of the heat exchanger. Between rows 4, 5, 6 of pipes in the plate 2, additional corrugations 7, 8 are made. The corrugations of row 5 are located as in a mirror image of the corrugations located in row 4. And the corrugations of row 6 are located as in a mirror image of corrugations in row 5. each plate 2. Pipes 1 can be either flat oval or round. The depth of the additional corrugations 7, 8 is selected depending on the distance between the rows of 4, 5, 6 pipes and depending on the thickness of the material of the plates 2.

Угол a между гофрами 3 и фронтальной плоскостью теплообменника А выбирают в зависимости от условий его работы (скорости потока охлаждающего газа, естественный поток или от вентилятора и т.д.). The angle a between the corrugations 3 and the frontal plane of the heat exchanger A is selected depending on the conditions of its operation (flow rate of the cooling gas, natural flow or from a fan, etc.).

При изготовлении пластин на роторных автоматических линиях и в последующей автоматической насадкой пластин на трубки, поверхности пластин в пакете теплообменника будут эквидистантны, как показано на фиг. 1, 2. In the manufacture of plates on rotary automatic lines and in the subsequent automatic insertion of the plates on the tubes, the surfaces of the plates in the heat exchanger package will be equidistant, as shown in FIG. 12.

При других вариантах расположения смежных пластин в пакете теплообменника, например, при пересекающихся гофрах, или зеркальном отображении расположения дополнительных гофров, или и то и другое, будет меняться характер потоков газообразного охладителя. Но задача, поставленная в изобретении, решена при любых вариантах выполнения. With other variants of the arrangement of adjacent plates in the heat exchanger package, for example, with intersecting corrugations, or mirror image of the location of additional corrugations, or both, the nature of the flows of the gaseous cooler will change. But the problem posed by the invention is solved in any embodiment.

Теплообменник работает следующим образом. Охлаждаемая жидкость движется по трубам 1, а охлаждающий газ набегает на теплообменник перпендикулярно фронтальной плоскости А. Благодаря наличию в пластинах гофров 3, выполненных под углом к фронтальной плоскости А, поток газа при входе в теплообменник поворачивается в направлении гофров 3 и движется под углом к фронтальной плоскости А и в поперечном направлении по волновому каналу, образованному двумя смежными охлаждающими пластинами 2. The heat exchanger operates as follows. The cooled liquid moves through the pipes 1, and the cooling gas runs on the heat exchanger perpendicular to the frontal plane A. Due to the presence of corrugations 3 in the plates made at an angle to the frontal plane A, the gas flow at the entrance to the heat exchanger turns in the direction of the corrugations 3 and moves at an angle to the frontal plane A and in the transverse direction along the wave channel formed by two adjacent cooling plates 2.

Пройдя первый ряд 4 труб 1 поток попадает в первое пространство между рядами 4 и 5 труб 1, образованное дополнительными гофрами 7, где поток, расширяясь, перемешивается, поток перераспределяясь, меняет направление, так как изменяют гофры 3. Having passed the first row of 4 pipes 1, the flow enters the first space between rows 4 and 5 of pipes 1, formed by additional corrugations 7, where the flow, expanding, mixes, the flow redistributes, changes direction, as corrugations 3 change.

Благодаря тому, что поток движется под углом к трубам 1, фронтальная и кормовая части труб 1 хорошо обтекаются и, следовательно, хорошо охлаждаются. Пройдя второй ряд 5 труб 1 поток газа снова попадает в пространство между рядами 5 и 6 труб 1, образованное дополнительными гофрами 8, снова, расширяясь, перемешивается и, перераспределяясь, меняет направление и т.д. Due to the fact that the flow moves at an angle to the pipes 1, the front and aft parts of the pipes 1 are well streamlined and, therefore, are well cooled. Having passed the second row of 5 pipes 1, the gas flow again enters the space between rows 5 and 6 of pipes 1, formed by additional corrugations 8, again expanding, mixes and redistributing, changes direction, etc.

Благодаря такой конструкции теплообменника охлаждающий поток газа, проходя через теплообменник, несколько раз меняет скорость и направление. Thanks to this design of the heat exchanger, the cooling gas stream passing through the heat exchanger changes its speed and direction several times.

Claims

A heat exchanger comprising pipes arranged in parallel rows with transverse finning in the form of plates equipped with corrugations arranged in each row of pipes and separated by additional corrugations located between rows of pipes, the corrugations being made at an angle to the additional corrugations, characterized in that the corrugations in each a number of pipes are made unidirectional, and the corrugations of each subsequent row are made as a mirror reflection of the corrugations of the previous row.