RU2364812C1 - Cylindrical plate heat exchanger - Google Patents

Cylindrical plate heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2364812C1
RU2364812C1 RU2008112974/06A RU2008112974A RU2364812C1 RU 2364812 C1 RU2364812 C1 RU 2364812C1 RU 2008112974/06 A RU2008112974/06 A RU 2008112974/06A RU 2008112974 A RU2008112974 A RU 2008112974A RU 2364812 C1 RU2364812 C1 RU 2364812C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
matrix
heat transfer
collectors
coolant
Prior art date
Application number
RU2008112974/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иванович Худяков (RU)
Алексей Иванович Худяков
Original Assignee
Алексей Иванович Худяков
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 Алексей Иванович Худяков filed Critical Алексей Иванович Худяков
Priority to RU2008112974/06A priority Critical patent/RU2364812C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364812C1 publication Critical patent/RU2364812C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention relates to heat-process engineering and is to be utilised in any technology branch for reheating or cooling liquid or gaseous media. The cylindrical plate heat exchanger contains a heat exchange matrix of corrugated plates with shrink flangings and manifold flangings. Each plate is circular in shape; in its central part there are corrugations arranged as well as a throughhole for the manifold of one of the heat transfer media (for example, the greater density heat transfer medium) while in the other parts (segments) there are flanged throughholes arranged for the other heat transfer medium (that of lesser density). The corrugated plate section has additional outward flanging with each matching outward flanging weld (solder) connected and providing for leak-proof closure of the greater density heat transfer medium and the lesser density heat transfer medium ducts. The heat exchange matrix is confined in a hermetically sealed housing equipped with a sensor for control over heat transfer media leakage. Proposed are different versions of the plate central part design.
EFFECT: enhanced efficiency and reliability of the heat exchanger.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в любых отраслях техники для подогрева или охлаждения жидких или газообразных сред.The invention relates to heat engineering and can be used in any technical field for heating or cooling liquid or gaseous media.

Известен теплообменник, состоящий из набора гофрированных пластин, собранных в матрицу с помощью специальных эластичных прокладок и стянутых нажимными плитами и шпильками (проспект фирмы "Альфа Ловаль"). Пластина такого теплообменника имеет четыре отверстия, расположенных в углах прямоугольной пластины.A heat exchanger is known, consisting of a set of corrugated plates assembled into a matrix with the help of special elastic gaskets and tightened by pressure plates and studs (prospectus of the Alfa Loval company). The plate of such a heat exchanger has four holes located in the corners of a rectangular plate.

Недостатком такого теплообменника является ограничение применяемых сред теплоносителей (жидкость-жидкость) и невысокий уровень параметров теплоносителей (давление до Р=1,6 МПа и температура до t=160°C).The disadvantage of such a heat exchanger is the limitation of the used coolant media (liquid-liquid) and the low level of coolant parameters (pressure up to P = 1.6 MPa and temperature up to t = 160 ° C).

Расширение диапазона параметров до Р=2,5 МПа и t=300°С достигнуто в паяных теплообменниках (проспекты фирмы "Альфа Ловаль и Swep), однако их применение также ограничено пропускной способностью четырех отверстий пластины, высокой жесткостью конструкции и низкой температурой плавления припоя.Expanding the range of parameters to P = 2.5 MPa and t = 300 ° C was achieved in brazed heat exchangers (brochures from Alfa Loval and Swep), but their use is also limited by the throughput of the four plate openings, high structural rigidity, and low melting point of the solder.

Известен теплообменник, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором помещена теплообменная матрица, представляющая пакет сваренных между собой пластин круглой формы, в который подается теплоноситель. Второй теплоноситель подается в пакет через патрубок, приваренный к корпусу [проспект фирмы " G-MAR+" и статья в информационном журнале " ПРОМЫШЛЕННЫЙ ВЕСТНИК" №9/2004, стр.62].A heat exchanger is known, consisting of a cylindrical body, in which a heat exchange matrix is placed, which represents a package of round-shaped plates welded together, into which a heat carrier is supplied. The second coolant is fed into the bag through a pipe welded to the body [prospectus of the company "G-MAR +" and an article in the information magazine "INDUSTRIAL BULLETIN" No. 9/2004, p. 62].

Недостатками такого теплообменника являются: наличие корпуса с патрубками, неравномерность распределения расходов теплоносителей по круглой пластине из-за различных длин линий тока, уменьшение из-за этого степени регенерации тепла, а также наличие дополнительного специального эластичного корсета для закрепления матрицы в корпусе и направления потока в матрицу.The disadvantages of such a heat exchanger are: the presence of a housing with nozzles, uneven distribution of coolant flow rates on a round plate due to different lengths of flow lines, a decrease in the degree of heat recovery due to this, and the presence of an additional special elastic corset for fixing the matrix in the housing and flow direction in matrix.

Наиболее близким решением к предлагаемому устройству и принятым за прототип является теплообменник, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками одного теплоносителя и пакет попарно соединенных между собой по периферийным кромкам гофрированных пластин с коллекторами для второго теплоносителя, причем коллекторы образованы выполненными в пластинах окнами с отбортовками, скрепленными попарно, при этом на пластинах выполнены поперечные выштамповки, образующие зигзагообразные каналы [RU, патент 2052757, Кл. F28D 9/02, F28F 3/00, 1994].The closest solution to the proposed device and adopted as a prototype is a heat exchanger containing a housing with inlet and outlet pipes of one coolant and a package of corrugated plates pairwise connected to each other along the peripheral edges with collectors for the second coolant, and the collectors are formed by flanged windows made in the plates, fastened in pairs, while the plates are transverse stamping, forming a zigzag channels [RU, patent 2052757, CL. F28D 9/02, F28F 3/00, 1994].

Недостатком этого теплообменника является наличие корпуса с патрубками подвода и отвода одного из теплоносителей, увеличивающего габариты и массу теплообменника и усложняющего его изготовление. При работе с теплоносителями, имеющими большой перепад давлений при высокой температуре, корпус вследствие разности температур может деформироваться, что снижает надежность и эффективность теплообменника из-за утечек теплоносителя между корпусом и пакетом. При потере герметичности корпуса теплоносители могут попасть в окружающую среду, что недопустимо при токсичных веществах.The disadvantage of this heat exchanger is the presence of a housing with pipes for supplying and removing one of the coolants, which increases the dimensions and mass of the heat exchanger and complicates its manufacture. When working with heat transfer media having a large pressure drop at high temperature, the housing may be deformed due to the temperature difference, which reduces the reliability and efficiency of the heat exchanger due to leakage of the heat transfer fluid between the housing and the package. In case of loss of tightness of the housing, coolants can get into the environment, which is unacceptable with toxic substances.

Технической задачей, которую решает предложенное устройство, является уменьшение массы, упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности теплообменника.The technical problem that the proposed device solves is the reduction of mass, simplification of the design, increasing the reliability and efficiency of the heat exchanger.

Техническим результатом, который обеспечивает решение поставленной задачи, является создание равномерного поля скоростей и поля температуры и герметичность конструкции относительно окружающей среды.The technical result that provides a solution to the problem is to create a uniform velocity field and temperature field and the tightness of the structure relative to the environment.

Технический результат обеспечивается тем, что цилиндрический пластинчатый теплообменник содержит теплообменную матрицу из гофрированных пластин с отбортовкой наружных кромок и отбортовками коллекторов, причем каждая пластина имеет форму круга, в центральной части которого выполнены гофры и отверстия коллекторов одного из теплоносителей (например, теплоносителя большей плотности), а в остальных частях круга (в сегментах) - отверстия и коллекторы с отбортовками коллекторов другого теплоносителя (меньшей плотности), гофрированные участки пластины имеют дополнительную отбортовку наружных кромок, одноименные отбортовки наружных кромок соединены сваркой (пайкой) и закрывают от утечек каналы теплоносителя большей плотности и каналы теплоносителя меньшей плотности.The technical result is ensured by the fact that the cylindrical plate heat exchanger contains a heat exchange matrix of corrugated plates with flanging of the outer edges and flanging of the collectors, each plate having a circle shape, in the central part of which there are corrugations and holes of the collectors of one of the heat carrier (for example, a heat carrier of higher density), and in the remaining parts of the circle (in segments) - holes and collectors with flanging of the collectors of another coolant (lower density), corrugated ki plates have extra flanging the outer edges, the outer edges of the same name flange joined by welding (brazing) and sealed against leakage of coolant channels of higher density and lower density of the coolant channels.

Технический результат обеспечивается и тем, что теплообменная матрица заключена в герметичный корпус, снабженный датчиком контроля утечек теплоносителей из теплообменной матрицы.The technical result is ensured by the fact that the heat exchange matrix is enclosed in a sealed enclosure equipped with a sensor for monitoring leakage of heat carriers from the heat exchange matrix.

Технический результат обеспечивается и тем, что отверстия коллекторов центральной части матрицы располагаются на оси симметрии матрицы, а канал теплоносителя большей плотности имеет ограниченные продольные отбортовки, направляющие поток к периферии и к центру пластины.The technical result is ensured by the fact that the holes of the collectors of the central part of the matrix are located on the axis of symmetry of the matrix, and the coolant channel of higher density has limited longitudinal flanges that direct the flow to the periphery and to the center of the plate.

Теплообменник также отличается от прототипа и тем, что отверстия коллекторов центральной части матрицы располагаются в углах матрицы.The heat exchanger also differs from the prototype in that the holes of the collectors of the central part of the matrix are located in the corners of the matrix.

На фиг.1 представлен продольный разрез цилиндрического пластинчатого теплообменника, на фиг.2 - поперечный разрез по матрице фиг.1, на фиг.3 - различные схемы компоновки матрицы с вариантами расположения коллекторов подвода и отвода теплоносителя при перекрестно точной и противоточной схемах движения.Figure 1 shows a longitudinal section of a cylindrical plate heat exchanger, figure 2 is a transverse section through the matrix of figure 1, figure 3 is a different layout layout matrix with options for the location of the collectors of the inlet and outlet of the coolant with cross-accurate and counter-flow patterns.

Цилиндрический пластинчатый теплообменник (фиг.1) содержит теплообменную матрицу 1 из гофрированных пластин 2 (фиг.2) с отбортовками 3 наружных кромок 4. Каждая пластина 2 имеет форму круга, в центральной части которого выполнены гофры 5 и отверстия 6 с отбортовками 7 коллекторов 8 одного из теплоносителей (например, теплоносителя большей плотности), а в остальных частях круга (в сегментах) - отверстия 9 с отбортовками 10 коллекторов 11 другого теплоносителя (например, меньшей плотности). Соединение нескольких гофрированных пластин 2 с помощью отбортовок 7 отверстий 6 образуют коллектор 8. Аналогично соединение отбортовок 10 отверстий 9 образуют коллектор 11.The cylindrical plate heat exchanger (figure 1) contains a heat exchange matrix 1 of corrugated plates 2 (figure 2) with flanges 3 of the outer edges 4. Each plate 2 has a circle shape, in the central part of which there are corrugations 5 and holes 6 with flanges 7 of the collectors 8 one of the coolants (for example, a coolant with a higher density), and in the remaining parts of the circle (in segments) - holes 9 with flanges 10 of the collectors 11 of another coolant (for example, a lower density). The connection of several corrugated plates 2 by means of flanges 7 of holes 6 form a collector 8. Similarly, the connection of flanges 10 of holes 9 form a collector 11.

Гофрированный участок пластины (2) имеет дополнительную наружную отбортовку 12. Обе одноименные наружные отбортовки соединены сваркой (пайкой) и закрывают от утечек каналы 13 теплоносителя большей плотности и каналы 14 теплоносителя меньшей плотности.The corrugated portion of the plate (2) has an additional outer flanging 12. Both of the same external flanging are connected by welding (soldering) and close the leakage channels 13 of a coolant with a higher density and channels 14 of a coolant with a lower density.

Отверстия 6 могут быть расположены посредине (фиг.2) или в углах центральной части (фиг 3). Центральная часть пластины имеет перемычки 15 с разрывами в местах поворота теплоносителя. При схеме рис 3"а" разрывы расположены поочередно у каждой боковой стороны, при схеме рис 3"б" - симметрично с разрывом вблизи оси. При схеме 3"в" равномерное распределение теплоносителя достигается при отношении диаметра D к ширине В матрицы равным или большим трем. В этой схеме целесообразно применение шевронных каналов. Выбор схем расположения отверстий определяется требуемой длиной теплообменного канала и конструкцией штампа.Holes 6 can be located in the middle (figure 2) or in the corners of the Central part (figure 3). The central part of the plate has jumpers 15 with gaps in the places of rotation of the coolant. In the diagram of Fig. 3 "a", the gaps are located alternately at each side, in the diagram of Fig. 3 "b" it is symmetrical with a gap near the axis. With scheme 3 "b", a uniform distribution of the coolant is achieved when the ratio of the diameter D to the width B of the matrix is equal to or greater than three. In this scheme, the use of chevron channels is advisable. The choice of hole patterns is determined by the required length of the heat exchange channel and the design of the stamp.

При симметричном расположении отверстий относительно продольной или поперечной оси требуется один штамп (фиг.2 и фиг.3"а"), при несимметричном расположении - два штампа (фиг.3"б" и фиг.3"в").With a symmetrical arrangement of the holes relative to the longitudinal or transverse axis, one stamp is required (Fig.2 and Fig.3 "a"), with an asymmetric arrangement - two stamps (Fig.3 "b" and Fig.3 "c").

Теплообменная матрица (1) (фиг.1) заключена в герметичный кожух 16, а для контроля утечек теплоносителей из теплообменника служит датчик 17 контроля утечек по изменению давления в корпусе. Кроме того, корпус 16 является дополнительной силовой защитой от внешних воздействий и от утечек теплоносителей из теплообменника.The heat transfer matrix (1) (FIG. 1) is enclosed in a sealed casing 16, and a leak monitoring sensor 17 for changing pressure in the housing serves to monitor leakage of coolants from the heat exchanger. In addition, the housing 16 is an additional power protection against external influences and from leakage of coolant from the heat exchanger.

Теплообменник работает следующим образом.The heat exchanger operates as follows.

Нагреваемый теплоноситель, например воздух, поступает в одно из отверстий 6, распределяется с помощью коллектора 8 по поверхности теплообменной матрицы 1 и направляется в каналы 13, где нагревается теплом второго теплоносителя, например газа. Второй теплоноситель подается в одно из отверстий 9 и коллектор 11, которое позволяет теплоносителям течь в общем противотоке. Теплоносители выходят из теплообменной матрицы 1 через другие отверстия 6 и 9 соответственно для нагреваемого и греющего теплоносителя. При необходимости для входа и выхода нагреваемого теплоносителя можно использовать отверстия 9, а для греющего теплоносителя - отверстия 6. По периметру матрицы каналы одного теплоносителя меньшей плотности закрыты отбортовками 3, другого теплоносителя большей плотности - отбортовками 12. Отверстия 6 закрыты для потока большей плотности отбортовками 7. Отбортовки 10 перекрывают поток теплоносителя в отверстия 9. Соответственные отбортовки попарно герметично соединены.The heated heat carrier, for example air, enters one of the openings 6, is distributed with the help of the collector 8 along the surface of the heat exchange matrix 1 and is sent to the channels 13, where it is heated by the heat of the second heat carrier, for example gas. The second coolant is fed into one of the holes 9 and the collector 11, which allows the coolants to flow in a common counterflow. The coolants exit the heat exchange matrix 1 through other openings 6 and 9, respectively, for the heated and heating coolant. If necessary, openings 9 can be used for entering and leaving the heated coolant, and openings 6 can be used for the heating coolant. The channels of one coolant of lower density are closed by flanges 3 along the perimeter of the matrix, flanges of the other coolant of higher density 12. Holes 6 are closed by flanges of 7 for larger flows 7 Flanges 10 block the coolant flow into the openings 9. Corresponding flanges are hermetically connected in pairs.

Claims (4)

1. Цилиндрический пластинчатый теплообменник, содержащий теплообменную матрицу из гофрированных пластин с отбортовкой наружных кромок и отбортовками коллекторов, отличающийся тем, что каждая пластина имеет форму круга, в центральной части которого выполнены гофры и отверстия коллекторов одного из теплоносителей (например, теплоносителя большей плотности), а в остальных частях круга (в сегментах) - отверстия и коллекторы с отбортовками коллекторов другого теплоносителя (меньшей плотности), гофрированные участки пластины имеют дополнительную отбортовку наружных кромок, одноименные отбортовки наружных кромок соединены сваркой (пайкой) и закрывают от утечек каналы теплоносителя большей плотности и каналы теплоносителя меньшей плотности.1. A cylindrical plate heat exchanger containing a heat exchange matrix of corrugated plates with flanging of the outer edges and flanging of the collectors, characterized in that each plate has a circle shape, in the central part of which there are corrugations and holes of the collectors of one of the coolant (for example, a coolant of higher density), and in the remaining parts of the circle (in segments) - holes and collectors with flanging of the collectors of another coolant (lower density), the corrugated sections of the plate have battening flanging the outer edges, the outer edges of the same name flange joined by welding (brazing) and sealed against leakage of coolant channels of higher density and lower density of the coolant channels. 2. Цилиндрический пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что теплообменная матрица заключена в герметичный корпус, снабженный датчиком контроля утечек теплоносителей из теплообменной матрицы.2. The cylindrical plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange matrix is enclosed in a sealed housing equipped with a sensor for monitoring leakage of coolants from the heat transfer matrix. 3. Цилиндрический пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что отверстия коллекторов центральной части матрицы располагаются на оси симметрии матрицы, а канал теплоносителя большей плотности имеет ограниченные продольные отбортовки, направляющие поток к периферии и к центру пластины.3. The cylindrical plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the holes of the collectors of the central part of the matrix are located on the axis of symmetry of the matrix, and the heat carrier channel of higher density has limited longitudinal flanges directing the flow to the periphery and to the center of the plate. 4. Цилиндрический пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что отверстия коллекторов центральной части матрицы располагаются в углах матрицы. 4. The cylindrical plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the holes of the collectors of the Central part of the matrix are located in the corners of the matrix.
RU2008112974/06A 2008-04-04 2008-04-04 Cylindrical plate heat exchanger RU2364812C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112974/06A RU2364812C1 (en) 2008-04-04 2008-04-04 Cylindrical plate heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112974/06A RU2364812C1 (en) 2008-04-04 2008-04-04 Cylindrical plate heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364812C1 true RU2364812C1 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008112974/06A RU2364812C1 (en) 2008-04-04 2008-04-04 Cylindrical plate heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364812C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531722C1 (en) * 2010-10-22 2014-10-27 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Heat exchanger plate and plate heat exchanger
RU2535591C1 (en) * 2010-10-22 2014-12-20 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Heat exchange plate and plate heat exchanger
RU2728657C1 (en) * 2019-05-20 2020-07-31 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Chamber of liquid-propellant rocket engine operating on gas-free generator circuit (embodiments)
RU2745963C1 (en) * 2019-11-14 2021-04-05 Данфосс А/С Multi-pass heat exchanger

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531722C1 (en) * 2010-10-22 2014-10-27 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Heat exchanger plate and plate heat exchanger
RU2535591C1 (en) * 2010-10-22 2014-12-20 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Heat exchange plate and plate heat exchanger
US9739546B2 (en) 2010-10-22 2017-08-22 Alfa Laval Corporate Ab Heat exchanger plate and a plate heat exchanger with insulated sensor internal to heat exchange area
RU2728657C1 (en) * 2019-05-20 2020-07-31 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Chamber of liquid-propellant rocket engine operating on gas-free generator circuit (embodiments)
RU2745963C1 (en) * 2019-11-14 2021-04-05 Данфосс А/С Multi-pass heat exchanger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20010030043A1 (en) Brazed plate heat exchanger utilizing metal gaskets and method for making same
EP1122505B1 (en) Plate type heat exchanger
JP5882179B2 (en) Internal heat exchanger with external manifold
EP2508831A1 (en) Plate heat exchanger
JP6121550B2 (en) Plate heat exchanger plate and plate heat exchanger
RU2364812C1 (en) Cylindrical plate heat exchanger
EP2199723B1 (en) Heat exchanger
RU2100733C1 (en) Plate-type heat exchanger and method for its manufacture
JP2007192535A (en) Heat exchanger device
EP1085286A1 (en) Plate type heat exchanger
US20070235174A1 (en) Heat exchanger
KR0128254B1 (en) Reverse heat exchanger with count current laminar estabushement heat exchange surface
KR100808334B1 (en) Heat-transfer plate for heat exchanger
KR101468607B1 (en) Hybrid half welded primary surface heat exchanger
RU2395775C1 (en) Header plate-type heat exchanger
CN202403567U (en) Plate-type falling film heat exchanger
RU2569406C1 (en) Shell-tube heat exchanger
RU2403523C2 (en) Matrix of plate heat exchanger
EP3470762A1 (en) Plate-type heat exchanger
RU2619432C2 (en) Radial plated heat and mass exchange device
RU2238502C1 (en) Counterflow plate heat exchanger
CN108775828B (en) Superconducting heat exchange unit, device and system thereof
RU2347996C1 (en) Counter-flow plate-type heat exchanger
CN102564162A (en) Plate type falling-film heat exchanger
CN221259583U (en) Shell and tube cooler

Legal Events

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

Effective date: 20120405