RU2137076C1

RU2137076C1 - Plate-type tubular heat exchanger

Info

Publication number: RU2137076C1
Application number: RU98101588A
Authority: RU
Inventors: Александр Никифорович Карпенко; Алексей Зиновьевич Орлов; Юрий Викторович Оскрет; Валентин Антонович Голуб; Зинаида Львовна Ройзен
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Контэкс"
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: heat exchanger includes collectors with inlet and outlet branch pipes and stack of plates. End plates form above-mentioned collectors together with covers. Each plate has row of beaded holes received by holes of adjacent plate, thus forming inner passages. Beads are made at angle of opening of 4 to 8 deg; their height exceeds distance between plates by three times. Ends of lap connections of plates are made in form of wavy line. Besides that, heat exchanger may have welded lap connections of plates or soldered connections of plates; leg lap weld may have varying height. EFFECT: enhanced operational reliability; facilitated manufacture. 4 cl, 5 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к оребренным изделиям и может использоваться в качестве теплообменников различного рода, а также для других конструкций теплотехнического назначения. The claimed invention relates to finned products and can be used as heat exchangers of various kinds, as well as for other designs of heat engineering purposes.

Аналогом предлагаемого изобретения является пластинчато-трубный теплообменник (SU 1168796, F 28 F 1/26), содержащий пакет пластин, каждая из которых выполнена с рядами отверстий, имеющих по периметру отбортовки, входящие в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов. An analogue of the invention is a plate-tube heat exchanger (SU 1168796, F 28 F 1/26), containing a package of plates, each of which is made with rows of holes having flanges around the perimeter, entering the holes of the adjacent plate with the formation of internal passages.

Недостаток этого аналога заключается в том, что из-за специфики в технологии холодной штамповки со стороны узких мест отверстий сложной формы с отбортовками наблюдается увеличенный зазор между этими отбортовками в местах нахлеста последних. Такой зазор, заполненный воздухом, приводит к снижению теплотехнических показателей. The disadvantage of this analogue is that, due to the specifics in the cold stamping technology, from the bottlenecks of complex holes with flanges, there is an increased gap between these flanges in the places of overlap of the latter. Such a gap filled with air leads to a decrease in thermal performance.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран пластинчато-трубный теплообменник (SU 1740946, F 28 D 9/00), содержащий пакет пластин, каждая из которых выполнена с рядами отверстий, имеющих по периметру отбортовки, выполненные с углом раскрытия конуса 3-8^o и высотой, превышающей расстояние между пластинами в три раза, а также с отбортовками переменной толщины, уменьшающейся к кромке у концевых пластин, входящими в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов.As a prototype of the claimed invention, a plate-tube heat exchanger (SU 1740946, F 28 D 9/00) containing a package of plates, each of which is made with rows of holes having a flange around the perimeter, made with an opening angle of the cone of 3-8 ^o and a height of , exceeding the distance between the plates by three times, as well as with flanges of variable thickness, decreasing to the edge of the end plates entering the holes of the adjacent plate with the formation of internal passages.

Особенности теплообменника по прототипу позволяют уменьшить величину воздушного зазора, возникающего в местах нахлеста отбортовок, в особенности отверстий сложной формы в ее узких переходах. Однако, полностью удалить эти зазоры невозможно. The features of the prototype heat exchanger make it possible to reduce the size of the air gap arising in the places of overlapping flanges, especially holes of complex shape in its narrow passages. However, it is impossible to completely remove these gaps.

Задача предлагаемого изобретения сводится к упрощению технологии изготовления и повышению эксплуатационной надежности пластинчато-трубного теплообменника. The objective of the invention is to simplify the manufacturing technology and increase the operational reliability of the plate-tube heat exchanger.

Поставленная задача достигается тем, что пластинчато-трубный теплообменник, включающий коллекторы с входным и выходным патрубками и пакет пластин, концевые из которых вместе с крышками образуют упомянутые коллекторы, каждая пластина снабжена рядом отверстий с отбортовками, входящими в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов, причем отбортовки выполнены с углом раскрытия конуса 4-8^o и высотой, превышающей расстояние между пластинами в три раза, согласно изобретению торцы нахлесточных соединений указанных пластин выполнены в виде плавной волнистой линии. Кроме того, теплообменник может содержать сварные нахлесточные соединения пластин или паяные нахлесточные соединения пластин, причем катет нахлесточного шва имеет переменную высоту.This object is achieved in that the plate-and-tube heat exchanger, including manifolds with inlet and outlet nozzles and a plate pack, the end of which together with the covers form the said collectors, each plate is equipped with a number of openings with flanges entering the holes of the adjacent plate with the formation of internal passages, moreover, the flanging is made with an opening angle of the cone 4-8 ^o and a height exceeding the distance between the plates by three times, according to the invention, the ends of the lap joints of these plates made in the form of a smooth wavy line. In addition, the heat exchanger may contain welded lap joints of the plates or soldered lap joints of the plates, and the leg of the lap weld has a variable height.

Существенные отличия заявляемого изобретения заключаются в том, что этот теплообменник имеет плавный волнистый торец отбортовок, то есть с впадинами и выступами, в соединенных пластинах, а коллекторы состоят из той же самой собранной пластины и крышки. Significant differences of the claimed invention are that this heat exchanger has a smooth wavy end of the flanges, that is, with hollows and protrusions in the connected plates, and the collectors consist of the same assembled plate and cover.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками: фиг.1 - продольное сечение пластинчато-трубного теплообменника, фиг.2, 3,4 - форма отверстия соединяемой пластины, где 1 - пластина, 2 - коллектор, 3 - входной патрубок, 4 - выходной патрубок, 5 -крышка коллектора, 6 - отбортовка, 7 - внутренний проход, фиг.5 - нахлесточное соединение пластин. The essence of the invention is illustrated by the figures: figure 1 is a longitudinal section of a plate-tube heat exchanger, figure 2, 3,4 is the shape of the hole of the connected plate, where 1 is the plate, 2 is the collector, 3 is the inlet pipe, 4 is the outlet pipe, 5 collector cover, 6 - flanging, 7 - inner passage, figure 5 - lap joint of the plates.

Технологический процесс изготовления пластинчато-трубного теплообменника состоит из того, что вначале собираются полученные холодной штамповкой пластины (1) путем входа отбортовок (6) в отверстия смежной пластины, пакет которых фиксируется стяжками, а затем крепятся крышки коллектора (2) к крайним пластинам путем загибки. В конце все эти составляющие теплообменника подвергаются термообработке для проведения их пайки или сварки. The manufacturing process of a plate-tube heat exchanger consists of first collecting the plates (1) obtained by cold stamping by entering the flanges (6) into the openings of the adjacent plate, the package of which is fixed with ties, and then the collector covers (2) are fastened to the end plates by bending . At the end, all these components of the heat exchanger are heat treated to solder or weld.

Расположение впадины торца отбортовок над увеличенным зазором между ними способствует стеканию большей порции припоя для заполнения этого зазора, а выступы в отбортовках укрепляют пакет соединенных пластин. При этом образуется переменная высота катета паяного шва, а именно в вершине выступа торцев отбортовки образуется минимальный катет, так как отсюда стекает припой в места впадин торцев отбортовки, где формируется максимальный катет. The location of the end of the flanges end over the increased gap between them contributes to the draining of a larger portion of solder to fill this gap, and the protrusions in the flanges strengthen the package of connected plates. In this case, a variable height of the brazed joint leg is formed, namely, at the top of the protrusion of the flanging ends, a minimal leg is formed, since solder flows here to the places of the flanges of the flanging ends, where the maximum leg is formed.

Кроме того, коллекторы пластинчато-трубного теплообменника содержат ту же самую собранную пластину аналогичной формы отверстий с отбортовками, что позволяет без затруднений стыковку их с пакетом соединенных пластин. In addition, the collectors of the plate-tube heat exchanger contain the same assembled plate of a similar shape of openings with flanges, which allows them to be easily mated with a packet of connected plates.

Примеры отдельных вариантов пластинчато-трубного теплообменника следующие. Examples of individual plate-tube heat exchanger options are as follows.

Пример 1. Паяный теплообменник из стали с малахитовым припоем. Этот теплообменник содержит стальные пластины (1) с отверстиями в форме "чечевицы", по периметру которых расположена отбортовка (6), а также стальные коллекторы из пластины (1) и крышки (5), соединенные путем загибки краев пластины. При этом две впадины торца отбортовок расположены со стороны меньшего радиуса чечевицы (см. фиг.2). Все собранные составляющие окунаются в жидкий раствор малахита и после их сушки нагреваются в печи до температуры 1150^oC в защитной атмосфере водорода.Example 1. Brazed steel heat exchanger with malachite solder. This heat exchanger contains steel plates (1) with holes in the shape of “lentils", along the perimeter of which there is a flange (6), as well as steel manifolds from the plate (1) and covers (5) connected by bending the edges of the plate. In this case, the two depressions of the end of the flanges are located on the side of the smaller radius of the lentils (see figure 2). All collected components are dipped in a liquid solution of malachite and after drying they are heated in a furnace to a temperature of 1150 ^o C in a protective atmosphere of hydrogen.

Пример 2. Сварной теплообменник из меди. Медные пластины этого теплообменника имеют отверстия плоскоовальной формы, две впадины торца отбортовок которых находятся со стороны их закругления (фиг.3). Аналогично собранной конструкции теплообменника по примеру 1 проводится ее нагрев в печи до температуры 850^oC в среде водорода, в результате которого образуются сварные соединения за счет взаимной диффузии атомов меди.Example 2. Welded copper heat exchanger. The copper plates of this heat exchanger have openings of a flat oval shape, the two depressions of the flanging ends of which are located on the side of their rounding (Fig. 3). Similarly to the assembled design of the heat exchanger according to example 1, it is heated in a furnace to a temperature of 850 ^o C in a hydrogen medium, as a result of which welded joints are formed due to the mutual diffusion of copper atoms.

Пример 3. Алюминиевый теплообменник. Example 3. Aluminum heat exchanger.

Пластины из алюминия имеют отверстия каплевидной формы, одна впадина торца отбортовок в которых расположена также со стороны меньшего радиуса (рис. 4). Соединения всех составляющих этого теплообменника образуются за счет заклинивания отбортовок. Aluminum plates have drop-shaped openings, one depression of the flanging end in which is also located on the side of a smaller radius (Fig. 4). Compounds of all components of this heat exchanger are formed due to jamming of flanges.

Возможные повышенные зазоры между отбортовками в узких местах отверстия, а именно со стороны меньшего радиуса чечевицы (пример 1) заполняются припоем из-за его стекания с выступов во впадины. Possible increased gaps between the flanges in the narrow places of the hole, namely from the side of the smaller radius of the lentils (example 1) are filled with solder due to its draining from the protrusions into the depressions.

Таким образом, за счет удаления возможных зазоров между отбортовками достигается повышение эксплуатационной надежности пластинчато-трубного теплообменника и повышение теплообмена в нем, а использование в коллекторах пластины, аналогичной соединяемым пластинам, - повышение технологичности из-за облегчения сборки пакета пластин с такими коллекторами. При этом создание этих теплообменников именно со сложной формой их проходов дополняется элементами турбулизации пропускаемого теплоносителя, что также повышает эффект теплообменных процессов. Thus, by removing possible gaps between the flanges, an increase in the operational reliability of the plate-tube heat exchanger and an increase in heat transfer in it are achieved, and the use of a plate similar to the connected plates in the collectors increases the manufacturability due to the easier assembly of the package of plates with such collectors. At the same time, the creation of these heat exchangers with the complex shape of their passages is complemented by elements of turbulization of the transmitted heat carrier, which also increases the effect of heat exchange processes.

Claims

1. A plate-tube heat exchanger comprising collectors with inlet and outlet nozzles and a plate pack, the end of which together with the covers form the said collectors, each plate is equipped with a number of openings with flanges entering the openings of the adjacent plate with the formation of internal passages, and the flanges are made with the opening angle of the cone 4 - 8 ^o and a height exceeding the distance between the plates by three times, characterized in that the ends of the lap joints of these plates are made in the form of a smooth wavy line ui.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that it contains welded lap joints of these plates.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that it contains soldered lap joints of these plates.

4. The heat exchanger according to paragraphs. 1 and 3, characterized in that the leg of the lap seam has a variable height.