RU2179692C2 - Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами - Google Patents

Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами Download PDF

Info

Publication number
RU2179692C2
RU2179692C2 RU98116214/06A RU98116214A RU2179692C2 RU 2179692 C2 RU2179692 C2 RU 2179692C2 RU 98116214/06 A RU98116214/06 A RU 98116214/06A RU 98116214 A RU98116214 A RU 98116214A RU 2179692 C2 RU2179692 C2 RU 2179692C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
ribbed
inlet
plate
attached
Prior art date
Application number
RU98116214/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU98116214A (ru
Inventor
Малкольм С. ЧАЙЛД (US)
Малкольм С. Чайлд
Джеймс Б. КЕССЕЛИ (US)
Джеймс Б. Кессели
Джеймс С. НАШ (US)
Джеймс С. Наш
Original Assignee
Нортсерн Рисетч энд Инжиниринг Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нортсерн Рисетч энд Инжиниринг Корпорейшн filed Critical Нортсерн Рисетч энд Инжиниринг Корпорейшн
Publication of RU98116214A publication Critical patent/RU98116214A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2179692C2 publication Critical patent/RU2179692C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
    • F28F9/0268—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box in the form of multiple deflectors for channeling the heat exchange medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing
    • F28F2275/045—Fastening; Joining by brazing with particular processing steps, e.g. by allowing displacement of parts during brazing or by using a reservoir for storing brazing material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено для теплообменников с пластинчатыми ребрами и может быть использовано в качестве рекуператора. Множество устойчивых к давлению отдельных элементов теплообменника соединены между собой посредством пайки с применением разделительных пластин с образованием единого теплообменника с пластинчатыми ребрами. Каждый отдельный элемент теплообменника содержит все особенности цельного противоточного теплообменника с входным и выходным отверстиями, воздухораспределительными коллекторами и теплопреобразовательными ребрами, спаянными в единый блок. Затем элементы объединяются в блок и рельефные фланцы свариваются вместе. Множество блоков затем свариваются вместе с образованием теплообменника. При таком способе сборки и при таком выполнении отдельного элемента и теплообменника в целом достигается полное сцепление элементов теплообменника и повышается надежность элементов теплообменника и самого теплообменника. 3 с. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Уровень техники
Это изобретение в основном относится к теплообменникам с пластинчатыми ребрами и в особенности к теплообменникам с пластинчатыми ребрами с поперечным потоком, используемыми в качестве рекуператора.
Как правило, теплообменники с плоскими ребрами являются цельными структурами, получаемыми спайкой многих элементов в цикл одноконтурных нагревателей. Эта базовая конструкция имеет ряд недостатков.
Соединение с самым низким качеством спайки в типичном теплообменнике с пластинчатыми ребрами определяет полное качество спаянной основы. Это ограничение определяет стоимость отходов всей основы по сравнению с дефектным стыком и работ по интенсивной процедуре наладки для избежания одной плохой спайки среди сотен в типичной основе.
Размеры каждой из составных частей должны быть достаточно близки с тем, чтобы различия в толщине не приводили к большим различиям при нагрузках в цикле спайки.
Жесткие пластины призваны нести нагрузку по ребрам сборки для обеспечения того, чтобы стыки их краев были нагружены так же, как и стыки пластинчатых ребер. Четыре пластины обычно требуются для каждого холодного/горячего слоя теплообменника, что делает сборку материало- и трудоемкой.
Цельная конструкция типичного теплообменника с пластинчатыми ребрами оставляет для разнонагретой в разных местах структуры малую свободу перемещения для избежания напряжений. Сильные различия нагрева проявляются как в виде напряжений, так и неблагоприятно влияют на усталостную долговечность.
Более детальное рассмотрение третьей и четвертой проблем, представленных выше, для противоточных теплообменников с пластинчатыми ребрами с коллекторами поперечных потоков включает в себя, как правило, рассмотрение ряда коллекторов, установленных послойно вместе для формирования чередования конфигурации коллекторов газ/воздух/газ/воздух. Каждая пара соседних газового и воздушного коллекторов разделены соответственно тонкими листами. Кроме того, обычные теплообменники с пластинчатыми ребрами включают окантованные полосы, обладающие способностью закрывать по периметру отдельные листы и препятствовать газу или воздуху перетекать в соседний коллектор. Каналы впускного и выпускного трубопроводов приварены поперек к краям полос коллекторов, собраны вместе и спаяны.
Угловые полосы обеспечивают жесткое и массивное структурное соединение между разделительными листами. Во время использования теплообменника температурным изменениям подвержены угловые полосы и разделительные листы. В связи с разницей в расположении и структурной компоновке листов и угловых полос температурные изменения неодинаково действуют на полосы и листы. Так как разделительные листы структурно слабее угловых полос, листы более напряжены.
Вторая проблема, связанная с использованием угловых полос в противоточных теплообменниках с пластинчатыми ребрами, относится к каналам коллектора из листового металла, которые приварены к блоку угловых полос по сторонам и углам каркаса, примыкая к отверстиям коллектора. Как и разделительные листы, каналы коллекторов быстро реагируют на изменения температуры. Так как угловые полосы не реагируют на изменения температуры так же быстро, как каналы коллекторов, листы металла испытывают поперечную нагрузку в области сварного шва и склонны разрушаться в зоне нагрева между сварным швом и основным металлом. Основываясь на вышеупомянутом, можно заключить, что было бы целесообразным разрабатывать средства, которые позволили бы устранить традиционные угловые полосы и устранили бы нагрузки и напряжения, предаваемые на теплообменники при их использовании.
Вышеупомянутое иллюстрирует ограничения, существующие, как известно, в современных теплообменниках с пластинчатыми ребрами. Таким образом, бесспорно, выгодно предложить альтернативу, направленную на преодоление одного или более изложенных выше ограничений.
Краткое описание изобретения
Поставленная задача была решена настоящим изобретением.
Способ сборки отдельных элементов теплообменника согласно изобретению включает стадии создания верхней пластины, создания нижней пластины, создания двух первичных ребристых элементов, создания вторичного ребристого элемента, применение слоя припоя по крайней мере на одном первичном ребристом элементе, вторичном ребристом элементе, верхней и нижней пластинах, прикрепление одного первичного ребристого элемента к первой стороне верхней пластины, прикрепление второго первичного ребристого элемента к первой стороне нижней пластины, соединение вместе верхней пластины, нижней пластины и вторичного ребристого элемента, формирующих сендвичеподобную конструкцию с вторичным ребристым элементом между верхней и нижней пластинами, причем вторичный ребристый элемент между ними находится в контакте с вторыми сторонами верхней и нижней пластин, и между двумя любыми прилегающими поверхностями присутствует слой добавленного припоя; сварку периферийных краев верхней и нижней пластин; спайку сендвичеподобной конструкции.
При этом стадии применения припоя и спайки сендвичеподобной конструкции могут быть использованы для обеспечения практически полной адгезии ребер вторичного ребристого элемента к верхней и нижним пластинам.
При этом вышеупомянутый способ сборки теплообменника с использованием множества собранных отдельных элементов может включать стадии создания множества отдельных элементов теплообменника, содержащих входное отверстие с рельефным фланцем с одного конца и выходное отверстие с рельефным фланцем с другого конца, и приварку рельефного фланца входного отверстия на одном отдельном элементе теплообменника к рельефному фланцу входного отверстия на примыкающем отдельном элементе теплообменника, и приварку рельефного фланца выходного отверстия на одном отдельном элементе теплообменника к рельефному фланцу выходного отверстия на примыкающем отдельном элементе теплообменника.
Поставленная задача была решена также с помощью следующего изобретения - отдельного элемента теплообменника.
Отдельный элемент теплообменника согласно изобретению содержит верхнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом; нижнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом, при этом периферийные края нижней пластины соединены с периферийными краями верхней пластины; два первичных ребристых элемента, один первичный ребристый элемент прикреплен к первой стороне верхней пластины, другой первичный ребристый элемент прикреплен к первой стороне нижней пластины; и вторичный ребристый элемент, находящийся между верхней и нижней пластинами, причем этот элемент прикреплен к второй стороне верхней пластины и второй стороне нижней пластины, ребра вторичного ребристого элемента в основном полностью присоединены посредством адгезии к примыкающим верхней и нижней пластинам.
При этом внутренние поверхности нижней пластины, которые находятся в контакте с внутренними поверхностями верхней пластины, могут быть прикреплены друг к другу посредством адгезии.
При этом отдельный элемент теплообменника может дополнительно содержать два ребристых элемента коллектора между верхней и нижней пластинами, каждый ребристый элемент коллектора прикреплен к второй стороне верхней пластины и второй стороне нижней пластины, при этом один ребристый элемент коллектора является гидравлически связанным с входными отверстиями верхней и нижней пластин и первым краем вторичного ребристого элемента, другой ребристый элемент коллектора является гидравлически связанным с выходными отверстиями верхней и нижней пластин и вторым краем вторичного ребристого элемента.
Кроме того, отдельный элемент теплообменника может дополнительно содержать ребристые устройства для поворота газа, прикрепленные смежно с периферийными краями верхней и нижней пластин.
Кроме того, отдельный элемент теплообменника может дополнительно содержать средства типа резервуара для поддержания количества припоя, причем эти средства расположены у периферийных краев верхней и нижней пластин.
Отдельный элемент теплообменника может также характеризоваться тем, что входные и выходные отверстия верхней и нижней пластин имеют рельефные фланцы.
Поставленная задача может быть также решена другим изобретением - теплообменником.
Теплообменник согласно изобретению содержит множество отдельных элементов, каждый из которых содержит верхнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом; нижнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом, причем периферийные края нижней пластины прикреплены к периферийным краям верхней пластины; два первичных ребристых элемента, один из которых прикреплен к внешней стороне верхней пластины, другой прикреплен к внешней стороне нижней пластины; вторичный ребристый элемент, расположенный между входным и выходным отверстиями, который размещен по типу сэндвича между нижней и верхней пластинами, при этом вторичный ребристый элемент имеет входной край и край для вывода, причем вторичный ребристый элемент прикреплен к внутренней стороне верхней пластины и внутренней стороне нижней пластины; ребра первичного коллектора, соединяющие входное отверстие и входной край; ребра вторичного коллектора, соединяющие отверстие для вывода и край для вывода; и средства для сопротивления внутреннему давлению внутри отдельного элемента теплообменника, причем эти средства содержат ребра вторичного ребристого элемента, полностью прикреплены посредством адгезии к примыкающим верхней и нижней пластинам.
При этом входной и выходной фланцы одного отдельного элемента теплообменника могут быть прикреплены к входному и выходному фланцам примыкающего элемента теплообменника.
Таким образом, один аспект реализации представленного изобретения заключается в создании отдельного элемента теплообменника, содержащего верхнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом, нижнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом, периферийные края нижней пластины, присоединенные к периферийным краям верхней пластины, два первичных ребристых элемента, один первичный ребристый элемент прикреплен к первой стороне верхней пластины, второй первичный ребристый элемент прикреплен к первой стороне нижней пластины, вторичный ребристый элемент расположен между верхней и нижней пластинами, причем этот вторичный ребристый элемент прикреплен к второй стороне верхней пластины и второй стороне нижней, и средства для противодействия внутреннему давлению внутри отдельного элемента теплообменника, средства, содержащие оребрение вторичного ребристого элемента, полностью прикрепленные посредством адгезии к примыкающим верхней и нижней пластинам.
Вышеупомянутые и другие аспекты станут очевидными из следующего детального описания изобретения вместе с прилагающимися чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид сверху отдельного элемента теплообменника согласно настоящему изобретению,
фиг. 2 - второй вид сверху отдельного элемента теплообменника, показанного на фиг.1, с частями оребрения и частично убранной верхней пластиной для демонстрации внутренних деталей,
фиг. 3 - частичное поперечное сечение края отдельного элемента теплообменника, показанного на фиг.1, проведенное по линии 3-3, показывающее детали спаянного резервуара,
фиг. 4 - частичное поперечное сечение входного отверстия, проведенное по линии 4-4 на фиг.1, показывающее рельефные фланцы,
фиг.5 - увеличенный вид части внутреннего коллектора,
фиг.6 - вид сбоку, показывающий теплообменник, содержащий множество отдельных элементов теплообменника, показанных на фиг.1,
фиг.7 - схема, иллюстрирующая один вариант способа изготовления отдельного элемента теплообменника, показанного на фиг. 1.
Детальное описание изобретения
Особым аспектом отдельного элемента теплообменника 10, показанного на чертежах, является устойчивая к давлению конструкция секции, использующаяся в цельном теплообменнике с пластинчатыми ребрами. Каждая секция 10 содержит все особенности полного противоточного теплообменника с входным и выходным отверстиями, воздухораспределительными коллекторами и теплопреобразовательными ребрами, спаянными в единый блок, как показано на фиг.1 и 2. Секции или отдельные элементы теплообменника 10 сварены последовательно и образуют матрицу 40 теплообменника (фиг.6) размером, необходимым для данного конкретного применения.
Отдельный элемент теплообменника решает следующие проблемы:
- контроль, исправление и отбраковка малых, легко управляемых блоков представляется более предпочтительным, чем полной матрицы теплообменника, с более хорошим результатом и с лучшей гарантией качества,
- устраняется риск и техническая сложность спайки массивных матриц теплообменника с малыми отдельными элементами,
- предоставляется возможность скольжения между слоями для обеспечения различных термических деформаций без риска утечки для максимизации долговечности,
В предпочтительном варианте выполнения отдельные элементы 10 теплообменника объединены в противоточный рекуператор 40, используемый для нагрева воздуха для газовой камеры сгорания. Выхлопные газы текут по стороне ребер низкого давления или газовых ребер 22, а воздух для сгорания течет по воздушным ребрам или ребрам высокого давления 20. Как правило, два газовых ребра 22 распределены по середине высоты, необходимой для типичной пластинчатой конструкции, в которой используется отдельный сегмент ребра для каждой секции низкого давления. Газовые ребра 22 прикреплены (предпочтительно сваркой) к каждой стороне отдельного элемента 10 теплообменника, установленного преимущественно двумя пластинчатыми деталями, верхней пластиной 11 и нижней пластиной 12. Каждая пластина имеет входное 14 и выходное 15 отверстия. Каждое газовое ребро 22 передает тепло в (в других вариантах применения от) среду высокого давления в отдельном элементе 10 теплообменника. Один слой воздушного ребра 20 внутри отдельного элемента 10 теплообменника прикреплен (также предпочтительно сваркой) к обеим, верхней и нижней, пластинам 11, 12 для проведения тепла через пластины 11, 12 и также защищает их от дифференциальных нагрузок давления. Предпочтительно, чтобы воздушные ребра 20 защищали пластины 11, 12 от дифференциальных нагрузок при помощи ребристых элементов воздушных ребер 20, которые полностью связаны с пластинами 11, 12. В дополнение к воздушному ребру 20 между пластинами 11, 12 также могут быть использованы ребра коллектора 21 для направления потока среды от входного отверстия 14 к первому краю воздушного ребра 20 и затем от второго края воздушного ребра 20 к выходному отверстию 15.
В предпочтительном варианте выполнения ребра коллектора могут оканчиваться у той части пластин 11, 12, где пластины расходятся и образуют рельефные фланцы 16, как показано на фиг.4. Эта форма окончания показана сплошными линиями на фиг.4. В качестве альтернативы ребра коллектора могут быть расположены после участка расхождения пластин, как это показано штриховыми линиями, и обозначено 21'.
Фиг. 5 показывает предпочтительный вариант выполнения ребра коллектора 21. В этом варианте выполнения отдельный канал 21а ребра коллектора 21 является гидравлически связанным с множеством каналов 20а воздушного ребра 20. Также в предпочтительном варианте выполнения ребра коллектора 21 полностью прикреплены к верхней и нижней пластинам 11 и 12 для обеспечения дополнительного сдерживания дифференциальной нагрузки.
На фиг.1 представлено ребро 24 для разворота газа. Предпочтительно, чтобы одно ребро для разворота газа 24 было прикреплено к периферийному краю каждой внешней поверхности верхней и нижней пластин 11, 12 на входном крае газового ребра 22. В одном типе теплообменника 40 он ограничен кожухом (не показан), где теплый газ течет поперек газового ребра 22 (т.е. параллельно к краю входа газа отдельного элемента 10 теплообменника). Ребро 24 для разворота газа используется для поворота и направления теплого газа на газовое ребро 22, обеспечивая, таким образом, более равномерное распределение теплого газа на всем протяжении газового ребра 22.
В предпочтительном варианте выполнения входное и выходное отверстия 14, 15 имеют рельефные фланцы 16 вокруг отверстий (см. фиг.4). Эти фланцы 16 используются для прикрепления одного отдельного элемента 10 теплообменника к другому сваркой фланцев 16 одного элемента 10 к фланцам 16 соседнего элемента 10 теплообменника. Теплообменник 40 формируется из множества отдельных элементов 10, прикрепленных друг к другу только по фланцам 16. Газовые ребра 22 одного отдельного элемента 10 теплообменника не прикреплены к газовым ребрам 22 примыкающего элемента. В таком варианте выполнения отдельные элементы теплообменника 10 могут расширяться и перемещаться отдельно друг от друга при температурных изменениях в теплообменнике 40. Многоярусные фланцы теплообменника 40 формируют гофрированную структуру. Гофрировка, созданная фланцами, является податливой структурой, и в результате этого деформации, созданные переносом тепла, эластично поглощаются гофрированной структурой. Пластины 11 и 12, включающие в себя фланцы 16, имеют в основном одинаковую толщину, и температурные изменения на фланцах по существу такие же, как и вдоль остальных частей пластин 11 и 12. Таким образом, ликвидируются термические напряжения во время работы теплообменника.
В элементе 10 теплообменника пластины 11 и 12 вставлены между газовым ребром 22 и воздушным 20 (подобно структуре сэндвича). Концы ребер выравнены по вертикали. В альтернативном варианте выполнения концы ребер 22 могут быть встроены так, что они не выравнены по вертикали с воздушным ребром 20.
Фиг.7 иллюстрирует метод монтажа отдельных элементов 10 теплообменника и самого теплообменника 40. Верхняя и нижняя пластины 11, 12 (также известные, как разделительные пластины) изготовлены из 0,015 дюймовых свернутых листов нержавеющей или высоколегированной стали. Лист разворачивается, и пластины изготавливаются путем штамповки и лазерной подгонки. Газовые ребра 22 и ребра для разворота газа 24 изготовляются из 0,008 дюймовой прокатной нержавеющей или высоколегированной стали. Металл раскатывается, ребра загибаются и слой припоя распыляется по одной стороне газового ребра 22 и ребра 24 для разворота газа. Газовое ребро 22 и ребро 24 для разворота газа со слоем припоя подвергаются лазерной подгонке и очищаются. Вместо нанесения слоя припоя на газовое ребро 22 и ребро 24 для разворота газа им могут быть обработаны внешние поверхности разделительных пластин 11, 12. Воздушные ребра 20 и ребра 21 коллектора изготовлены из 0,004 дюймовой прокатной нержавеющей или высоколегированной стали. Металл раскатывается, ребра загибаются и слой припоя напыляется по обеим сторонам газовых ребер 20 и ребер 21 коллектора. Обработанные слоем припоя воздушные ребра 20 и ребра 24 коллектора подвергаются лазерной подгонке и очищаются. Вместо нанесения слоя припоя на воздушные ребра 20 и ребра 24 коллектора им могут быть обработаны обе внутренние стороны разделительных пластин 11 и 12.
Разделительные пластины 11, 12, газовое ребро 22, ребро 24 для разворота газа, воздушное ребро 20 и ребра 21 коллектора компонуются для образования отдельного элемента 10 теплообменника. Отдельные детали прихватываются сваркой для временного скрепления деталей. Кроме того, периферийный край собранного отдельного элемента 10 теплообменника может быть приварен лазером.
Один или несколько собранных элементов 10 теплообменника помещаются в устройство для спайки, где каждый элемент 10 теплообменника нагревается для припайки обработанных поверхностей друг к другу. Различные элементы приспособления для спайки могут быть использованы для закладки отдельных элементов теплообменника, для минимизации любой деформации собранного отдельного элемента 10 теплообменника во время процесса спайки. Фиг.3 и 4 иллюстрируют предпочтительный вариант выполнения разделительных пластин 11, 12 для процесса спайки. Резервуар 30 находится в верхней пластине 11. Этот резервуар 30 содержит дополнительный слой припоя, который будет распылен на смежные внутренние поверхности отдельного элемента 10 теплообменника во время процесса спайки.
После спайки отдельный элемент 10 теплообменника герметизируется с повышенным давлением для контроля любой течи, вызванной неполной спайкой. Множество отдельных элементов 10 теплообменника затем объединяются в блок, и рельефные фланцы 16 свариваются вместе. Эти блоки затем снова проверяются при помощи повышенного давления. Множество блоков затем свариваются вместе с образованием теплообменника 40. Промежуточные детали (не нумерованы) прикреплены снаружи элемента 10 теплообменника для того, чтобы обеспечить место для подключения теплообменника 40 к выходным и входным коллекторам арматуры теплообменника.
Описанная особенность теплообменника 40 объясняется полным сцеплением воздушного ребра 20 с разделительными пластинами 11, 12 (которые могут оказывать сопротивление дифференциальной нагрузке), при этом внешняя предварительная нагрузка теплообменника не применяется.

Claims (11)

1. Способ сборки отдельных элементов теплообменника, включающий создание верхней пластины; создание нижней пластины; создание двух первичных ребристых элементов; создание вторичного ребристого элемента; применение слоя припоя по крайней мере на одном первичном ребристом элементе, вторичном ребристом элементе, верхней и нижней пластинах; прикрепление одного первичного ребристого элемента к первой стороне верхней пластины; прикрепление второго первичного ребристого элемента к первой стороне нижней пластины; соединение вместе верхней пластины, нижней пластины и вторичного ребристого элемента, формирующих сендвичеподобную конструкцию с вторичным ребристым элементом между верхней и нижней пластинами, причем вторичный ребристый элемент между ними находится в контакте с вторыми сторонами верхней и нижней пластин и между двумя любыми прилегающими поверхностями присутствует слой добавленного припоя; сварку периферийных краев верхней и нижней пластин; спайку сендвичеподобной конструкции.
2. Способ сборки отдельных элементов теплообменника по п. 1, отличающийся тем, что стадии применения припоя и спайки сендвичеподобной конструкции используются для обеспечения практически полной адгезии ребер вторичного ребристого элемента к верхней и нижним пластинам.
3. Способ сборки теплообменника с использованием множества собранных отдельных элементов по п. 1, включающий создание множества отдельных элементов теплообменника, содержащих входное отверстие с рельефным фланцем с одного конца и выходное отверстие с рельефным фланцем с другого конца; приварку рельефного фланца входного отверстия на одном отдельном элементе теплообменника к рельефному фланцу входного отверстия на примыкающем отдельном элементе теплообменника; приварку рельефного фланца выходного отверстия на одном отдельном элементе теплообменника к рельефному фланцу выходного отверстия на примыкающем отдельном элементе теплообменника.
4. Отдельный элемент теплообменника, содержащий верхнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом; нижнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом, при этом периферийные края нижней пластины соединены с периферийными краями верхней пластины; два первичных ребристых элемента, один первичный ребристый элемент прикреплен к первой стороне верхней пластины, другой первичный ребристый элемент прикреплен к первой стороне нижней пластины; вторичный ребристый элемент, находящийся между верхней и нижней пластинами, причем этот элемент прикреплен к второй стороне верхней пластины и второй стороне нижней пластины, ребра вторичного ребристого элемента в основном полностью присоединены посредством адгезии к примыкающим верхней и нижней пластинам.
5. Отдельный элемент теплообменника по п. 4, отличающийся тем, что внутренние поверхности нижней пластины, которые находятся в контакте с внутренними поверхностями верхней пластины, прикреплены друг к другу посредством адгезии.
6. Отдельный элемент теплообменника по п. 4, дополнительно содержащий два ребристых элемента коллектора между верхней и нижней пластинами, каждый ребристый элемент коллектора прикреплен ко второй стороне верхней пластины и второй стороне нижней пластины, при этом один ребристый элемент коллектора является гидравлически связанным с входными отверстиями верхней и нижней пластин и первым краем вторичного ребристого элемента, другой ребристый элемент коллектора является гидравлически связанным с выходными отверстиями верхней и нижней пластин и вторым краем вторичного ребристого элемента.
7. Отдельный элемент теплообменника по п. 4, дополнительно содержащий ребристые устройства для поворота газа, прикрепленные смежно с периферийными краями верхней и нижней пластин.
8. Отдельный элемент теплообменника по п. 4, дополнительно содержащий средства типа резервуара для поддержания количества припоя, причем эти средства расположены у периферийных краев верхней и нижней пластин.
9. Отдельный элемент теплообменника по п. 4, отличающийся тем, что входные и выходные отверстия верхней и нижней пластин имеют рельефные фланцы.
10. Теплообменник, содержащий множество отдельных элементов, каждый из которых содержит верхнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом; нижнюю пластину, имеющую входное отверстие на одном конце и выходное отверстие на другом, причем периферийные края нижней пластины прикреплены к периферийным краям верхней пластины; два первичных ребристых элемента, один из которых прикреплен к внешней стороне верхней пластины, другой прикреплен к внешней стороне нижней пластины; вторичный ребристый элемент, расположенный между входным и выходным отверстиями, который размещен по типу сэндвича между нижней и верхней пластинами, при этом вторичный ребристый элемент имеет входной край и край для вывода, причем вторичный ребристый элемент прикреплен к внутренней стороне верхней пластины и внутренней стороне нижней пластины; ребра первичного коллектора, соединяющие входное отверстие и входной край; ребра вторичного коллектора, соединяющие отверстие для вывода и край для вывода; средства для сопротивления внутреннему давлению внутри отдельного элемента теплообменника, причем эти средства содержат ребра вторичного ребристого элемента, полностью прикрепленные посредством адгезии к примыкающим верхней и нижней пластинам.
11. Теплообменник по п. 10, отличающийся тем, что входной и выходной фланцы одного отдельного элемента теплообменника прикреплены к входному и выходному фланцам примыкающего элемента теплообменника.
RU98116214/06A 1996-02-01 1997-01-30 Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами RU2179692C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1099896P 1996-02-01 1996-02-01
US60/010,998 1996-02-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98116214A RU98116214A (ru) 2000-06-27
RU2179692C2 true RU2179692C2 (ru) 2002-02-20

Family

ID=21748413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98116214/06A RU2179692C2 (ru) 1996-02-01 1997-01-30 Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами

Country Status (15)

Country Link
US (1) US5983992A (ru)
EP (1) EP0877908B1 (ru)
JP (1) JP2000514541A (ru)
CN (1) CN1225631C (ru)
AU (1) AU1851997A (ru)
BR (1) BR9707341A (ru)
CA (1) CA2245000C (ru)
DE (1) DE69702180T2 (ru)
ES (1) ES2146459T3 (ru)
IL (1) IL125477A (ru)
PL (1) PL328065A1 (ru)
RU (1) RU2179692C2 (ru)
TW (1) TW396082B (ru)
UA (1) UA41470C2 (ru)
WO (1) WO1997028411A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464514C2 (ru) * 2010-06-28 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор
RU2673305C1 (ru) * 2017-10-05 2018-11-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Противоточный теплообменник

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6460613B2 (en) * 1996-02-01 2002-10-08 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Dual-density header fin for unit-cell plate-fin heat exchanger
US6427764B2 (en) 1996-02-01 2002-08-06 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Heat exchanger having selectively compliant end sheet
EP1072783B1 (en) * 1999-07-30 2002-09-25 Denso Corporation Exhaust gas heat exchanger with tilted segment arrangement
US6338383B1 (en) * 1999-12-22 2002-01-15 Visteon Global Technologies, Inc. Heat exchanger and method of making same
GB2367885A (en) * 2000-10-11 2002-04-17 Centrax Ltd Heat exchanger with improved header system
US6341649B1 (en) * 2001-02-12 2002-01-29 Delphi Technologies, Inc. Aluminum plate oil cooler
US6390185B1 (en) 2001-03-06 2002-05-21 Richard A. Proeschel Annular flow concentric tube recuperator
US20030024696A1 (en) 2001-08-03 2003-02-06 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Counterflow plate-fin heat exchanger with extended header fin
US6598400B2 (en) 2001-10-01 2003-07-29 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Gas turbine with articulated heat recovery heat exchanger
JP2003314984A (ja) * 2002-02-19 2003-11-06 Calsonic Kansei Corp 積層型熱交換器
SE521311C2 (sv) * 2002-05-29 2003-10-21 Alfa Laval Corp Ab Plattvärmeväxlaranordning samt värmeväxlarplatta
US6769479B2 (en) * 2002-06-11 2004-08-03 Solar Turbines Inc Primary surface recuperator sheet
US20040003916A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Ingersoll-Rand Energy Systems, Inc. Unit cell U-plate-fin crossflow heat exchanger
US6895760B2 (en) * 2002-07-25 2005-05-24 Ingersoll-Rand Energy Systems, Inc. Microturbine for combustion of VOCs
CN1764816B (zh) * 2003-03-26 2010-09-29 贝洱工业技术公司 换热器,特别是空气/空气冷却器
US7108054B2 (en) * 2003-09-11 2006-09-19 Honeywell International, Inc. Heat exchanger
US7161257B2 (en) 2004-03-08 2007-01-09 Ingersoll-Rand Energy Systems, Inc. Active anti-islanding system and method
US6991026B2 (en) * 2004-06-21 2006-01-31 Ingersoll-Rand Energy Systems Heat exchanger with header tubes
DE102005043733A1 (de) * 2005-09-14 2007-03-22 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Schichtwärmeübertragers und Schichtwärmeübertrager
JP2007212075A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Denso Corp 排気熱回収器
FR2898404B1 (fr) * 2006-03-13 2008-09-05 Areva Np Sas Ensemble d'echange de chaleur entre un premier et un second fluides.
JP2008076040A (ja) * 2006-08-25 2008-04-03 Denso Corp 熱交換器
US8371365B2 (en) * 2007-05-03 2013-02-12 Brayton Energy, Llc Heat exchange device and method for manufacture
US8215378B2 (en) * 2007-05-03 2012-07-10 Brayton Energy, Llc Heat exchanger with pressure and thermal strain management
EP2220351A1 (de) * 2007-11-12 2010-08-25 Behr GmbH & Co. KG Abgaskühler für ein kraftfahrzeug
US8096132B2 (en) 2008-02-20 2012-01-17 Flexenergy Energy Systems, Inc. Air-cooled swirlerhead
US8215437B2 (en) 2008-03-17 2012-07-10 Icr Turbine Engine Corporation Regenerative braking for gas turbine systems
EP2136175B1 (de) 2008-06-21 2016-06-22 Joachim Schult Wärmeübertragungsplatte, Plattenpaar, Plattenpaket und Kompaktplattenwärmeüberträger sowie Verfahren zur Herstellung eines Kompaktplattenwärmeüberträgers
JP2010078160A (ja) * 2008-09-23 2010-04-08 Denso Corp 熱交換器
US20110146226A1 (en) * 2008-12-31 2011-06-23 Frontline Aerospace, Inc. Recuperator for gas turbine engines
US20100193168A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 Johnson Jr Alfred Leroy Heat exchanger
DE102009050889A1 (de) * 2009-10-27 2011-04-28 Behr Gmbh & Co. Kg Abgasverdampfer
EP2228615B1 (de) 2009-03-12 2018-04-25 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Vorrichtung zum Austausch von Wärme, insbesondere zur Wärmerückgewinnung aus Abgasen eines Kraftfahrzeugs
WO2010132439A1 (en) 2009-05-12 2010-11-18 Icr Turbine Engine Corporation Gas turbine energy storage and conversion system
FR2945611A1 (fr) * 2009-05-15 2010-11-19 Valeo Systemes Thermiques Echangeur thermique
US8866334B2 (en) 2010-03-02 2014-10-21 Icr Turbine Engine Corporation Dispatchable power from a renewable energy facility
US8506242B2 (en) 2010-05-04 2013-08-13 Brayton Energy Canada, Inc. Method of making a heat exchange component using wire mesh screens
JP5545260B2 (ja) * 2010-05-21 2014-07-09 株式会社デンソー 熱交換器
US8984895B2 (en) 2010-07-09 2015-03-24 Icr Turbine Engine Corporation Metallic ceramic spool for a gas turbine engine
EP2612009B1 (en) 2010-09-03 2020-04-22 ICR Turbine Engine Corporatin Gas turbine engine
US20120260662A1 (en) * 2011-02-14 2012-10-18 Icr Turbine Engine Corporation Radiation shield for a gas turbine combustor
DK178441B1 (en) * 2011-02-18 2016-02-29 Nissens As Method of producing a heat exchanger and a heat exchanger
CN102161157B (zh) * 2011-04-27 2013-04-03 上海九段精密机电科技有限公司 一种汽车热交换器芯装配生产线及其工作方法
US9051873B2 (en) 2011-05-20 2015-06-09 Icr Turbine Engine Corporation Ceramic-to-metal turbine shaft attachment
JP5724710B2 (ja) * 2011-07-21 2015-05-27 三菱電機株式会社 プレート積層型冷却器
CN102305561A (zh) * 2011-08-16 2012-01-04 李永堂 板管式换热器
WO2013059586A1 (en) 2011-10-20 2013-04-25 Icr Turbine Engine Corporation Multi-fuel service station
CN102500701A (zh) * 2011-11-14 2012-06-20 陈玺仁 一种闭回路液循环电暖器的热交换叶片自动化制作工艺
DE102012006346B4 (de) * 2012-03-28 2014-09-18 Modine Manufacturing Co. Wärmetauscher
US10690421B2 (en) 2012-03-28 2020-06-23 Modine Manufacturing Company Heat exchanger and method of cooling a flow of heated air
US10094288B2 (en) 2012-07-24 2018-10-09 Icr Turbine Engine Corporation Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine
US20140048238A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Caterpillar Inc. Frameless Heat Exchanger
US20150144309A1 (en) * 2013-03-13 2015-05-28 Brayton Energy, Llc Flattened Envelope Heat Exchanger
DE102014002801B4 (de) * 2014-02-26 2017-10-05 Modine Manufacturing Co. Gelöteter Wärmetauscher
WO2015130637A1 (en) * 2014-02-26 2015-09-03 The University Of North Carolina At Chapel Hill Optimization of configuration of parallel systems for uniform flow distribution
CN105091630A (zh) * 2014-05-16 2015-11-25 松下知识产权经营株式会社 热交换器和热交换单元
WO2016029152A1 (en) 2014-08-22 2016-02-25 Mohawk Innovative Technology, Inc. High effectiveness low pressure drop heat exchanger
CN104713391B (zh) * 2014-12-25 2017-02-22 马勒技术投资(中国）有限公司 一种可多回路换热的水冷式换热器
WO2016123912A1 (zh) * 2015-02-03 2016-08-11 冯伶 一种超薄钢板暖气片
JP6342834B2 (ja) * 2015-03-20 2018-06-13 株式会社ユタカ技研 熱交換器の製造方法及び熱交換器
US20230194182A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 Raytheon Technologies Corporation Heat exchanger with partial-height folded fins
WO2024098006A1 (en) * 2022-11-03 2024-05-10 Carbon Capture Inc. Thermo bimetallic alloy fins for regional heating of adsorbent reactors

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2566310A (en) * 1946-01-22 1951-09-04 Hydrocarbon Research Inc Tray type heat exchanger
US2858112A (en) * 1955-05-25 1958-10-28 Gen Motors Corp Heat exchanger
US3042382A (en) * 1957-10-31 1962-07-03 Parsons C A & Co Ltd Plate type heat exchangers
US3313344A (en) * 1965-05-11 1967-04-11 Gen Motors Corp Plate fin heat exchanger with curved expansion tubes
FR1494167A (fr) * 1966-07-15 1967-09-08 Chausson Usines Sa Echangeur thermique, notamment pour véhicules automobiles et applications analogues
US3473210A (en) * 1967-01-19 1969-10-21 United Aircraft Prod Method of making a heat exchanger
GB1304691A (ru) * 1969-01-21 1973-01-24
GB1304692A (ru) * 1969-01-21 1973-01-24
GB1254372A (en) * 1969-03-04 1971-11-24 Rootes Motors Ltd Improvements in or relating to methods of making heat exchangers
US3894581A (en) * 1973-04-16 1975-07-15 Garrett Corp Method of manifold construction for formed tube-sheet heat exchanger and structure formed thereby
DE2413165C3 (de) * 1973-04-16 1986-05-07 The Garrett Corp., Los Angeles, Calif. Plattengegenstrom-Wärmeaustauscher und Verfahren zu seiner Herstellung
US3805889A (en) * 1973-05-04 1974-04-23 United Aircraft Prod Plate type heat exchanger
US4291754A (en) * 1978-10-26 1981-09-29 The Garrett Corporation Thermal management of heat exchanger structure
US4291752A (en) * 1978-10-26 1981-09-29 Bridgnell David G Heat exchanger core attachment and sealing apparatus and method
GB2122926B (en) * 1982-06-30 1985-10-02 Commissariat Energie Atomique A method for providing a grid for acceleration of ions
JPS62202999A (ja) * 1986-02-28 1987-09-07 Showa Alum Corp 積層型熱交換器
US4815532A (en) * 1986-02-28 1989-03-28 Showa Aluminum Kabushiki Kaisha Stack type heat exchanger
GB2211283B (en) * 1987-10-20 1992-04-15 Rolls Royce Plc Heat exchanger
US4917181A (en) * 1988-08-04 1990-04-17 Textron Lycoming Segmented annular recuperator and method
JP2718193B2 (ja) * 1989-07-08 1998-02-25 株式会社デンソー 熱交換器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464514C2 (ru) * 2010-06-28 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор
RU2673305C1 (ru) * 2017-10-05 2018-11-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Противоточный теплообменник

Also Published As

Publication number Publication date
CN1225631C (zh) 2005-11-02
EP0877908A1 (en) 1998-11-18
UA41470C2 (ru) 2001-09-17
CN1214115A (zh) 1999-04-14
IL125477A (en) 2000-11-21
IL125477A0 (en) 1999-03-12
PL328065A1 (en) 1999-01-04
CA2245000C (en) 2003-12-30
CA2245000A1 (en) 1997-08-07
ES2146459T3 (es) 2000-08-01
DE69702180D1 (de) 2000-07-06
BR9707341A (pt) 1999-12-28
EP0877908B1 (en) 2000-05-31
US5983992A (en) 1999-11-16
DE69702180T2 (de) 2001-03-01
TW396082B (en) 2000-07-01
AU1851997A (en) 1997-08-22
WO1997028411A1 (en) 1997-08-07
JP2000514541A (ja) 2000-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2179692C2 (ru) Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами
EP0327574B1 (en) Plate heat exchanger with a double-wall structure
JP3043066B2 (ja) ろう付けプレート熱交換器
RU98116214A (ru) Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами
US8371365B2 (en) Heat exchange device and method for manufacture
CA1120920A (en) Apparatus for reinforcement of thin plate, high pressure fluid heat exchangers
US6305079B1 (en) Methods of making plate-fin heat exchangers
AU2008354066B2 (en) A plate heat exchanger
US4073340A (en) Formed plate type heat exchanger
US4310960A (en) Method of fabrication of a formed plate, counterflow fluid heat exchanger and apparatus thereof
US20100025024A1 (en) Heat exchanger and method
US20010030043A1 (en) Brazed plate heat exchanger utilizing metal gaskets and method for making same
US20100139900A1 (en) Gas Turbine Regenerator Apparatus and Method of Manufacture
US20110036547A1 (en) Plate Heat Exchanger
US3894581A (en) Method of manifold construction for formed tube-sheet heat exchanger and structure formed thereby
RU2100733C1 (ru) Пластинчатый теплообменник и способ изготовления пластинчатого теплообменника
US20010025705A1 (en) Offset counterflow matrix fin for a counterflow plate-fin heat exchanger with crossflow headers
EP0706634B1 (en) Welded plate heat exchanger and method for welding heat transfer plates to a plate heat exchanger
CA1299167C (en) Heat exchanger
JP3041753B2 (ja) プレート式熱交換器
JP2761517B2 (ja) プレート式熱交換器
JP3744544B2 (ja) 熱交換器用板形アレイとこうした板形アレイを用いた熱交換器
US20200370835A1 (en) Plate heat exchanger
JPS59219695A (ja) 熱交換器用伝熱エレメントブロツク
JPH0539320Y2 (ru)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040131