RU226726U1

RU226726U1 - Перекрестноточный рекуператор с дополнительным оребрением

Info

Publication number: RU226726U1
Application number: RU2024106777U
Authority: RU
Inventors: Антон Андреевич Вдовичев
Filing date: 2024-03-12
Publication date: 2024-06-19

Abstract

Полезная модель относится к газо-газовым теплообменникам и может быть использована в качестве устройства утилизации низкопотенциальной теплоты (холода) удаляемого воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха в общественных и жилых зданиях. Сущность: перекрестноточный рекуператор содержит пакет из металлических пластин с ребрами жесткости. Пакет из пластин собран попеременно с образованием потоков наружного и вытяжного воздуха. Пластины с ребрами жесткости выполнены в виде пластин с П-образным профилем, занимающим часть пластины. Пластины с П-образным профилем расположены между плоских металлических пластин. Пакет пластин расположен внутри каркаса. Технический результат - увеличение количества передаваемой тепловой энергии от греющего воздушного потока к нагреваемому воздушному потоку путем формирования дополнительного оребрения в области максимального температурного напора, что позволяет повысить температурную эффективность перекрестноточного рекуператора воздуха. 5 ил.

Description

Полезная модель относится к газо-газовым теплообменникам и может быть использована в качестве устройства утилизации низкопотенциальной теплоты (холода) удаляемого воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха в общественных и жилых зданиях. Полезная модель позволяет интенсифицировать теплосъем из потока греющей среды в поток нагреваемой среды путем формирования оребренной поверхности в области максимального перепада температур.

Известен пластинчатый теплообменник для рекуперации тепловой энергии, состоящий из набора пластин с ребрами жесткости, выполняемыми из капиллярно-пористой смачиваемой пластмассы (см. пат. РФ №2247911, F28D 9/00).

Недостатком известного теплообменника является низкая теплопроводность при работе устройства в сухом режиме без переноса нагреваемой среде скрытой теплоты парообразования, что приводит к необходимости увеличения площади поверхности теплообмена путем подбора теплообменника с большими габаритами.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является оребренный рекуператор, представляющий собой коробчатый пакет, который состоит из оребренных панелей, образованных из листовых металлических пластин и приваренных к ним с одинаковым шагом вертикальных ребер, расположенных параллельно друг к другу с чередованием каналов для прохода нагревающей и нагреваемой сред (см. пат. РФ №134307, F28D 9/00).

Недостатком данного рекуператора является невозможность интенсифицировать теплоперенос от греющего воздушного потока к нагреваемому из-за равномерного распределения набора ребер по всему объему коробчатого пакета.

Техническая проблема известных технических решений заключается в невозможности передачи дополнительного теплового потока от греющего теплоносителя к нагреваемому, обусловленная нерациональным расположением поверхностей оребрения в каналах теплообменного блока теплоутилизатора перекрестноточного типа. Это приводит к снижению температурной эффективности рекуператора.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что перекрестноточный рекуператор содержит пакет из металлических пластин с ребрами жесткости, собранных попеременно с образованием потоков наружного и вытяжного воздуха. Пластины с ребрами жесткости выполнены в виде пластин с П-образным профилем, занимающим часть пластины, и расположены между плоских металлических пластин. Пакет пластин расположен внутри каркаса.

Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в увеличении количества передаваемой тепловой энергии от греющего воздушного потока к нагреваемому воздушному потоку путем формирования дополнительного оребрения в области максимального температурного напора, что позволяет повысить температурную эффективность перекрестноточного рекуператора воздуха.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 схематично изображен общий вид перекрестноточного рекуператора;

- на фиг. 2 - фрагмент пластины с П-образным профилем;

- на фиг. 3 - расположение ребер жесткости между пластинами;

- на фиг. 4 приведены расчетные кривые зависимости коэффициента температурной эффективности для различных моделей рекуператора при изменении объемных расходов воздуха;

- на фиг. 5 - расчетные кривые зависимости полного перепада давления для различных моделей рекуператора при изменении объемных расходов воздуха.

Перекрестноточный рекуператор содержит металлический каркас 1, который сформирован двумя крышками с бортиками жесткости 2, соединяющими между собой четыре вертикальных профили 3. Во внутреннем пространстве каркаса 1 размещен пакет из собранных попеременным образом плоских металлических пластин 4 и пластин с П-образным профилем 5. Такое расположение пластин 4 и 5 образует каналы наружного воздуха 6, каналы вытяжного воздуха 7, а также проходы наружного воздуха 8 и проходы вытяжного воздуха 9, направляющие теплообменивающиеся потоки по перекрестной схеме движения. Толщина плоских металлических пластин 4 и пластин 5 с П-образным профилем составляет 0,2 мм. Пластины 5 с П-образным профилем расположены таким образом, чтобы гофрированная поверхность 10, составляющие четвертую часть всей пластины 5, находились в области максимального температурного напора, которая образуется в углу между сечениями входа в рекуператор греющего и нагреваемого потоков. Пластина 5 с П-образным профилем изготовлена посредством формовки металлического листа с образованием внутренних ребер жесткости 11 и стенок прохода, параллельных плоским пластинам 12. Внутренние ребра жесткости 11 расположены перпендикулярно плоскости пластин 5 и параллельно друг к другу и к бортикам жесткости 2. Гофрированная поверхность 10 выполнена таким образом, чтобы внутренние ребра жесткости 11 и стенки прохода, параллельные плоским пластинам 12 были соединены внутренними изгибами 13. Это позволяет упростить процесс изготовления рекуператора и уменьшить аэродинамическое сопротивление при движении воздушного потока через проходы оребрения. Внешние ребра жесткости 14 выполнены по всей длине плоских металлически пластин 4 с замыкающими изгибами 15 для предотвращения возможного проникновения одного воздушного потока в другой.

С целью изучения вопроса повышения температурной эффективности перекрестноточного рекуператора воздуха выполнено математическое моделирование с использованием программного комплекса Ansys Fluent. Рассмотрен теплоутилизатор стандартных размеров 400-400-200 мм, толщина каналов которого составляет 5 мм, толщина пластин - 0,2 мм, общая поверхность теплообмена - 12,48 м². Выполнена рационализация конструкции рекуператора путем повышения площади теплообмена при формировании в межканальном пространстве дополнительного оребрения. Создание дополнительного оребрения осуществлено для двух модификаций:

- по всей поверхности пластин с образованием 14 проходов, ширина которых составляет 28,4 мм;

- в области максимального перепада температур по нормали, перпендикулярной к каналам греющего и нагреваемого теплоносителя, с образованием 25 проходов, ширина которых составляет 7,24 мм.

Условием сравнения двух модифицируемых моделей является обеспечения равенства скоростей воздушных потоков на входе в каналы рекуператора, а также соответствие площади поверхности теплообмена, которая составляет 14,48 м². Результаты моделирования показали, что для условий, когда объемные расходы потоков находятся в диапазоне 50-250 м³/ч, наблюдается превышение температурной эффективности второй модификации по сравнению с первой модификацией. Увеличение объемных расходов свыше 250 м³/ч приводит к выравниванию кривых эффективности для двух модификаций (см. фиг. 4). На фиг. 5 наблюдается незначительное превышение сопротивления по всему диапазону рассматриваемых расходов для второй модификации по отношению к первой модификации. Таким образом, разработанная модель рекуператора может быть использована для осуществления интенсификации переноса теплоты между двумя воздушными потоками при условии незначительного роста аэродинамического сопротивления.

Работа рекуператора осуществляется следующим образом.

Воздух, транспортируемый приточной вентиляцией, направляется в каналы наружного воздуха 6, а воздух, удаляемый из помещений вытяжной вентиляцией, поступает в каналы вытяжного воздуха 7. Вследствие разницы температур двух газообразных сред в рекуператоре осуществляется передача тепловой энергии. При этом за счет того, что гофрированные поверхности 10 формируют развитую поверхность теплообмена в области максимального температурного напора, а также способствуют замедлению движения воздуха путем создания дополнительного аэродинамического сопротивления, происходит интенсификация теплопереноса между двумя потоками.

Таким образом, заявляемый перекрестноточный рекуператор воздуха с расположением оребренной поверхности в области максимального температурного напора повышает количество теплоты, передаваемой от воздушного потока с большим энергетическим потенциалом к потоку с меньшим энергетическим потенциалом, что повышает температурную эффективность перекрестноточного рекуператора воздуха.

Claims

Перекрестноточный рекуператор, содержащий пакет из металлических пластин с ребрами жесткости, собранных попеременно с образованием потоков наружного и вытяжного воздуха, отличающийся тем, что пластины с ребрами жесткости выполнены в виде пластин с П-образным профилем, занимающим часть пластины, и расположены между плоских металлических пластин, причем пакет пластин расположен внутри каркаса.