RU2472089C1 - Slot heat exchanger - Google Patents
Slot heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472089C1 RU2472089C1 RU2011129985/06A RU2011129985A RU2472089C1 RU 2472089 C1 RU2472089 C1 RU 2472089C1 RU 2011129985/06 A RU2011129985/06 A RU 2011129985/06A RU 2011129985 A RU2011129985 A RU 2011129985A RU 2472089 C1 RU2472089 C1 RU 2472089C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sheets
- heat exchanger
- contact
- length
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам теплообмена между хладагентом и охлаждаемой средой или между теплоносителем и нагреваемой средой. Изобретение может найти применение в испарителях компрессорных холодильных установок различного назначения, например используемых для охлаждения молока или рассола; в домашних и промышленных холодильниках и морозильниках; в различных технологических установках с рабочей зоной, обогреваемой глухим паром, горячей водой или иным теплоносителем; в установках, осуществляющих рекуперацию тепловой энергии, а так же в системах обогрева или кондиционирования жилища.The invention relates to heat engineering, and in particular to heat exchange devices between a refrigerant and a cooled medium or between a heat carrier and a heated medium. The invention may find application in evaporators of compressor refrigeration units for various purposes, for example, used for cooling milk or brine; in home and industrial refrigerators and freezers; in various technological installations with a working area heated by dead steam, hot water or other coolant; in installations for the recovery of thermal energy, as well as in heating or air conditioning systems.
Известна конструкция теплообменника по патенту RU №2350872 (опубл. 27.03.2009 г. Бюл. №9), которая включает опорную пластину, фасонную деталь с канавкой, выполненную из теплоизоляционного материала и трубки теплоносителя, сформованной в соответствии с ходом канавки. Трубка размещена в канавке фасонной детали, а опорная пластина скреплена с поверхностью фасонной детали. Такая конструкция аналога является разновидностью широко распространенного проточного трубчатого теплообменника, в котором трубка приварена или припаяна к опорной пластине с одной ее стороны. В том случае, если указанная трубка размещена с той стороны опорной пластины, которая не соприкасается с воспринимающей теплообмен средой, т.е. не погружена в нее, аналог обладает сравнительно низкой эффективностью теплообмена, что обусловлено малой площадью контакта трубки теплоносителя с поверхностью опорной пластины. Если же трубка соприкасается с воспринимающей теплообмен средой, т.е. погружена в нее, эффективность теплообмена значительно возрастает, но ухудшаются условия промывки пространства (резервуара), заполненного воспринимающей теплообмен средой, вследствие наличия «мертвых зон» между трубами и опорной пластиной. В пищевом производстве, например в установках для охлаждения или пастеризации молока, этот недостаток является критическим.The known design of the heat exchanger according to patent RU No. 2350872 (publ. March 27, 2009, Bull. No. 9), which includes a support plate, a shaped part with a groove made of heat-insulating material and a heat transfer tube molded in accordance with the course of the groove. The tube is placed in the groove of the molded part, and the base plate is bonded to the surface of the molded part. Such an analog design is a variation of the widespread flow-through tubular heat exchanger in which the tube is welded or soldered to the support plate on one side thereof. In the event that the specified tube is placed on the side of the base plate that is not in contact with the heat transfer medium, i.e. not immersed in it, the analog has a relatively low heat transfer efficiency, due to the small contact area of the coolant tube with the surface of the base plate. If the tube is in contact with the heat transfer medium, i.e. immersed in it, the heat transfer efficiency increases significantly, but the conditions for washing the space (reservoir) filled with the heat-exchange medium, deteriorating, due to the presence of "dead zones" between the pipes and the base plate. In food production, for example in plants for cooling or pasteurizing milk, this drawback is critical.
Известно техническое решение теплообменника, входящего как элемент в молочную холодильную установку по патенту RU 2337534 (опубл. 10.11.2008. Бюл. №31). V-образное днище квадратного резервуара, в котором осуществляют охлаждение молока, представляет собою два теплообменника, подключенных в качестве испарителей к холодильной компрессорной установке. Корпус теплообменника-прототипа выполнен методом шовной сварки из двух листов нержавеющей стали, один из которых плоский, а на втором методом прокатки в вальцах выполнены параллельные фигурные выемки (вальцовка щелей). Сварное соединение двух листов образует щелевую конструкцию, причем профиль сечения щелей определяется профилем вальцованных выемок второго листа. Существенные признаки технического решения в части, касающейся теплообменника, определяют его тип - щелевой, косвенно определяют форму теплообменника - прямоугольный (V-образное днище квадратного резервуара), наличие как отдельного элемента инжектора, наличие как отдельного элемента всасывающего коллектора, глубину вальцовки щелей (не менее 30 мм) и уточненное определение конструктивной разновидности неподвижного соединения элементов теплообменника (шовная сварка с шириной швов не менее 4 мм и шагом швов не более 35 мм). В рамках защищенной патентом сущности данного аналога, при всех его несомненных достоинствах, присутствует возможность образования в нем ледяных пробок, т.к. каждая продольная щель теплообменника-аналога представляет собою, в сущности, отдельную трубу, присоединенную к двум коллекторам, несмотря на то, что испаритель-теплообменник позиционируется как щелевой. Образование ледяных пробок в отдельных трубах коллекторных трубчатых испарителей является хорошо известным фактом (см. журнал "Холодильная техника" №6, 2004 г.). Кроме того, при изготовлении прототипа оказывается затруднительным применение качественной автоматической сварки коллекторных полостей (инжектора и отводящего коллектора), поскольку сварной шов каждого из этих элементов, соединяющий его с остальной конструкцией, является фигурным и имеющим пространственное расположение относительно щелей теплообменника. Ручное и даже робототехническое выполнение данного шва, с очевидностью для специалиста, не может обеспечить его достаточно высокую прочность и надежность по герметичности наравне с шовной роликовой сваркой, которая является наилучшим технологическим решением, примененным в аналоге для сварки двух образующих листов корпуса. При этом значительно увеличивается стоимость производства теплообменника. В этой связи, неслучайным является выполнение теплообменника в форме прямоугольной панели как простейшей диктуемой технологией формы и при этом вынужденное выполнение резервуара установки квадратной формы (кубической), что в свою очередь не позволяет улучшить дизайн установки, уменьшить мощность мешалки, а так же снизить габариты, металлоемкость, а следовательно, и стоимость всей холодильной установки.Known technical solution of the heat exchanger, which is included as an element in a milk refrigeration unit according to patent RU 2337534 (publ. 10.11.2008. Bull. No. 31). The V-shaped bottom of the square tank, in which milk is cooled, is two heat exchangers connected as evaporators to the refrigeration compressor unit. The body of the prototype heat exchanger is made by the method of seam welding of two sheets of stainless steel, one of which is flat, and on the second method of rolling in the rollers, parallel curly grooves (rolling of cracks) are made. The welded joint of two sheets forms a slit structure, and the profile of the cross section of the slots is determined by the profile of the rolled recesses of the second sheet. The essential features of a technical solution in terms of the heat exchanger determine its type - slotted, indirectly determine the shape of the heat exchanger - rectangular (V-shaped bottom of the square tank), the presence as a separate element of the injector, the presence of a separate element of the suction collector, the depth of the rolling gaps (not less than 30 mm) and an updated definition of the structural variety of the fixed connection of the heat exchanger elements (seam welding with a joint width of at least 4 mm and a joint pitch of not more than 35 mm). In the framework of the essence of this analogue protected by the patent, with all its undoubted advantages, there is the possibility of the formation of ice plugs in it, because each longitudinal slit of the heat exchanger-analog is, in essence, a separate pipe connected to two collectors, despite the fact that the evaporator-heat exchanger is positioned as a slit. The formation of ice plugs in individual pipes of collector tube evaporators is a well-known fact (see the journal "Refrigeration equipment" No. 6, 2004). In addition, in the manufacture of the prototype it is difficult to use high-quality automatic welding of collector cavities (injector and outlet collector), since the weld of each of these elements connecting it to the rest of the structure is figured and has a spatial arrangement relative to the slots of the heat exchanger. Manual and even robotic execution of this seam, obviously for a specialist, cannot provide its sufficiently high strength and reliability in terms of tightness along with seam roller welding, which is the best technological solution used in the analog for welding two forming sheets of the body. This significantly increases the cost of production of the heat exchanger. In this regard, it is no coincidence that the heat exchanger is designed in the form of a rectangular panel as the simplest dictated form technology and at the same time the forced execution of the installation tank of a square shape (cubic), which in turn does not allow to improve the design of the installation, reduce the power of the mixer, as well as reduce the dimensions, metal consumption, and therefore the cost of the entire refrigeration unit.
Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) изобретения является теплообменник-испаритель «S.T.I.», входящий как элемент в молочный танк-охладитель «Kryos» производство концерна GEA Farm Tecnologies (описание прилагается). Прототип представляет собою щелевой теплообменник, полностью, в отличие от предыдущего аналога, изготовленный из двух листов нержавеющей стали. В листах выполнены фигурные выемки и листы сплошным сварным швом соединены между собою по внешнему контуру. В щелевом пространстве между листами фигурными выемками сформированы прямолинейные щелевые каналы и выполнены перегородки между этими каналами, формирующие поток теплоносителя.Closest to the invention in terms of essential features, the analogue (prototype) of the invention is the S.T.I. heat exchanger-evaporator, which is a component of the Kryos milk tank cooler manufactured by the GEA Farm Tecnologies concern (description is attached). The prototype is a slotted heat exchanger, completely, unlike the previous analogue, made of two sheets of stainless steel. In the sheets, shaped recesses are made and the sheets are connected by a continuous weld to each other along an external contour. In the slit space between the sheets, figured recesses formed rectilinear slotted channels and made partitions between these channels, forming a coolant flow.
Сварка конструкции выполнена двумя типами сварочных швов:Welding of the structure is performed by two types of welds:
1. Герметичный наружный контур и контуры перегородок выполнены контактным роликовым герметичным швом.1. The hermetic external contour and contours of partitions are made by contact roller tight seam.
2. Прочность конструкции к воздействию внутреннего давления и одновременно формирование прямолинейных щелевых каналов обеспечивается множественными точечными контактными соединениями, выполненными методом шаговой точечной сварки (пунктирным точечным швом).2. The strength of the structure to the effects of internal pressure and at the same time the formation of rectilinear slotted channels is ensured by multiple point contact joints made by the method of step spot welding (dotted spot weld).
При всех несомненных достоинствах прототипа, он, как это известно из практики, (см. описание к патенту RU 2337534) обладает недостаточным запасом прочности к воздействию избыточного внутреннего давления и имеет свойство разрушаться с образованием усталостных трещин при циклическом нагружении внутренним давлением, что имеет место в танке-охладителе «Kryos» и его аналогах (Российский аналог - резервуар охладитель молока МКА - 2000Л-2ЛБ. ТУ 4741-083-00238523-97, г.Курган, ОАО «Кургансельмаш»). Теплообменник-испаритель испытывает циклическое воздействие избыточного внутреннего давления при регулярной промывке танка горячей водой в ходе его эксплуатации. Возможно именно такое техническое решение обеспечивает расчетный ограниченный срок службы изделия и является технической особенностью, которая способствует реализации маркетинговой стратегии компании-производителя. Подробно с элементами прочностного расчета указанный технический недостаток прототипа обоснован в описании к патенту RU 2337534 (см. предыдущий аналог).With all the undoubted advantages of the prototype, it, as is known from practice, (see the description of patent RU 2337534) has an insufficient margin of safety against the effects of excessive internal pressure and tends to break with the formation of fatigue cracks under cyclic loading by internal pressure, which occurs in “Kryos” cooler-tank and its analogues (Russian analogue - milk cooler reservoir МКА - 2000Л-2ЛБ. TU 4741-083-00238523-97, Kurgan, OJSC “Kurganselmash”). The heat exchanger-evaporator undergoes cyclic exposure to excessive internal pressure during regular washing of the tank with hot water during its operation. Perhaps it is just such a technical solution that provides an estimated limited service life of the product and is a technical feature that contributes to the implementation of the marketing strategy of the manufacturer. In detail with the elements of strength calculation, the specified technical disadvantage of the prototype is justified in the description of the patent RU 2337534 (see previous analogue).
Целью изобретения является создание высокотехнологичной, надежной, недорогой и эстетичной конструкции теплообменника с эффективностью на уровне лучших современных образцов.The aim of the invention is the creation of a high-tech, reliable, inexpensive and aesthetic design of the heat exchanger with efficiency at the level of the best modern samples.
Сущность изобретения: щелевой теплообменник, образованный двумя контактирующими по линиям ненулевой ширины и соединенными контактной сваркой листами металла, с общим герметичным наружным контуром, причем, по меньшей мере, в одном из листов выполнены фигурные выемки, которые образуют в пространстве между листами щелевые каналы, сообщающиеся между собою по всей своей длине через множество окон. Фигурные выемки так же образуют в пространстве между листами систему перегородок, формирующих поток теплоносителя или хладагента. Каждая перегородка примыкает не более чем одним концом к наружному контуру. Протяженность перегородок больше протяженности окон. В листах выполнены подводящие и отводящие теплоноситель или хладагент отверстия, сообщающиеся со щелевыми каналами. Существенное отличие изобретения от прототипа заключается в том, что длина каждой линии контакта листов больше ее ширины, причем все линии контакта листов, включая наружный герметичный контур, расположены в одной плоскости.The inventive slit heat exchanger formed by two metal sheets in contact along lines of nonzero width and connected by resistance welding, with a common sealed outer contour, and at least one of the sheets has shaped recesses that form slotted channels communicating in the space between the sheets each other along its entire length through many windows. Figured recesses also form in the space between the sheets a system of partitions that form the flow of coolant or refrigerant. Each partition adjoins with no more than one end to the outer contour. The length of the partitions is greater than the length of the windows. The sheets are made inlet and outlet coolant or refrigerant holes that communicate with slotted channels. A significant difference between the invention and the prototype lies in the fact that the length of each contact line of the sheets is greater than its width, and all contact lines of the sheets, including the external tight circuit, are located in the same plane.
Заявленная сущность изобретения обеспечивает достижение совокупности следующих полезных технических результатов:The claimed essence of the invention ensures the achievement of a combination of the following useful technical results:
1. Все сварные швы конструкции приведены к одной плоскости и к одному типу - контактному по линии ненулевой ширины. Технологической разновидностью такого шва является роликовый контактный шов (Технология электрической сварки металлов и сплавов. / Под ред. акад. Б.Е.Патона. - М.: Машиностроение, 1974. - 768 с.).1. All welds of the structure are reduced to the same plane and to the same type — contact along a line of nonzero width. The technological variety of such a seam is a roller contact seam (Technology of electric welding of metals and alloys. / Ed. By Acad. B.E. Paton. - M.: Mechanical Engineering, 1974. - 768 p.).
За счет этого первичного технического результата достигаются два важнейших вторичных технических результата, а именно:Due to this primary technical result, two most important secondary technical results are achieved, namely:
1.1. Достигается повышение надежности теплообменника по двум причинам:1.1. There is an increase in the reliability of the heat exchanger for two reasons:
а) Обеспечивается возможность автоматического выполнения всех сварных операций на станке роликовой шовной сварки, притом, что роликовый контактный шов является более прочным по сравнению с контактным точечным, в том числе выполненным лазерной сваркой, и это увеличивает прочность теплообменника к воздействию внутреннего давления, в том числе циклическому, и, следовательно, уменьшает вероятность его разрушения и выхода из строя (по сравнению с прототипом).a) It is possible to automatically perform all welded operations on a roller seam welding machine, despite the fact that the roller contact seam is more durable compared to the spot weld, including laser welding, and this increases the heat exchanger's resistance to internal pressure, including cyclic, and therefore reduces the likelihood of its destruction and failure (compared with the prototype).
б) Исключается присущее аналогу RU 2337534 влияние человеческого фактора на качество сварного шва и его герметичность, поскольку патентуемая конструкция обеспечивает возможность применения оборудования автоматической роликовой шовной сварки для всех сварных швов и это уменьшает вероятность разгерметизации теплообменника и выхода его из строя.b) The inherent influence of the human factor on the quality of the weld and its tightness, which is inherent in the analogue of RU 2337534, is excluded, since the patented design makes it possible to use automatic roller seam welding equipment for all welds and this reduces the likelihood of depressurization of the heat exchanger and its failure.
1.2 Достигается возможность высокотехнологичного выполнения теплообменников с разнообразными формами наружного герметичного контура, в частности круглой формы, при этом все сварные швы конструкции приведены к одной плоскости и теплообменник представляет собою круглую или овальную панель, совпадающую с формой днища цилиндрического резервуара, что весьма ценно, т.к. такая форма резервуара является общепринятой и наилучшей по целому ряду причин.1.2 The possibility of high-tech implementation of heat exchangers with various forms of the external tight circuit, in particular round shape, is achieved, while all welds of the structure are brought to the same plane and the heat exchanger is a round or oval panel that matches the shape of the bottom of the cylindrical tank, which is very valuable, t. to. this form of reservoir is generally accepted and best for a variety of reasons.
2. Достигается требуемая интенсивность теплообмена в различных зонах поверхности теплообменника. В частности, может быть достигнута высокая равномерность теплообмена по поверхности теплообменника за счет формирования заданных конфигурации и интенсивности потока теплоносителя или хладагента в щелевом пространстве. Указанный первичный технический результат обеспечивается в каждом конкретном случае надлежащим выполнением формы, протяженности и направления окон и направляющих перегородок (т.е. соответствующих фигурных выемок и линий контакта металлических листов, образующих теплообменник), в соответствии с газодинамическими или гидродинамическими расчетами или в соответствии с опытно-практическими соображениями.2. The required heat exchange intensity is achieved in various zones of the heat exchanger surface. In particular, a high uniformity of heat transfer over the surface of the heat exchanger due to the formation of a given configuration and flow rate of the coolant or refrigerant in the slit space can be achieved. The specified primary technical result is ensured in each case by the proper execution of the shape, length and direction of the windows and guide walls (i.e., corresponding curly notches and contact lines of metal sheets forming the heat exchanger), in accordance with gas-dynamic or hydrodynamic calculations or in accordance with experimental -practical considerations.
3. Исключается возможность образования ледяных пробок в теплообменнике при его использовании в качестве испарителя холодильной установки. В патентуемом решении, как и в прототипе, эффект образования ледяных пробок исключен за счет того, что все щелевые каналы по всей своей длине соединены друг с другом множеством окон.3. The possibility of formation of ice plugs in the heat exchanger when it is used as an evaporator of a refrigeration unit is excluded. In the patented solution, as in the prototype, the effect of the formation of ice plugs is excluded due to the fact that all slotted channels along their entire length are connected to each other by a plurality of windows.
4. Уменьшается стоимость теплообменника за счет исключения из его конструкции коллекторный полостей как отдельных узлов.4. The cost of the heat exchanger is reduced due to the exclusion from the design of the collector cavities as separate nodes.
На Фиг.1 схематично изображен патентуемый щелевой теплообменник с наиболее технологичным, а именно - с параллельным взаимным расположением сообщающихся щелевых каналов, выполненный с применением контактной роликовой шовной сварки.Figure 1 schematically depicts a patented slotted heat exchanger with the most technologically advanced, namely with a parallel mutual arrangement of interconnected slotted channels, made using contact roller seam welding.
На Фиг.2 схематично изображен патентуемый щелевой теплообменник, обеспечивающий более высокую равномерность теплообмена по поверхности по сравнению со схемой Фиг.1, так же выполненный с применением контактной роликовой шовной сварки.Figure 2 schematically depicts a patented slotted heat exchanger, providing a higher uniformity of heat transfer over the surface compared to the scheme of Figure 1, also made using contact roller seam welding.
Теплообменник (Фиг.1) выполнен методом контактной роликовой шовной сварки из двух листов (1) и (2) металла, в качестве которого может быть использована, например, нержавеющая сталь. При этом в листе (2) методом листовой штамповки или другим методом (например, гидравлическим выдавливанием-раздуванием предварительно сваренной конструкции) выполнены фигурные выемки (3). При соединении листов (1) и (2) они контактируют друг с другом по линиям ненулевой ширины, лежащим на внутренней плоскости листа (1). Ширина линий определяется шириной контактного роликового шва и зависит от толщины листов металла и расчетной прочности и долговечности изделия. Согласно сущности изобретения длина каждой линии контакта листов больше ее ширины. В соответствии с этим признаком фигурные выемки (3) выполнены таким образом, что лист (1) контактирует с листом (2) не только по протяженным линиям (4) и (5), но и по более коротким линиям (6), длина которых все же превышает ширину роликового шва, образуя щелевые каналы (7), причем стенка каждого щелевого канала (7) оказывается приваренной к листу (1) короткими роликовыми контактными швами. Практика использования предлагаемого технического решения показала, что совокупность всех заявленных технических результатов проявляется наилучшим образом в том случае, если длина каждой линии контакта листов превышает ее ширину, по меньшей мере, в два раза. В пространстве между листами (1) и (2), на участках между отдельными швами линии (6), поверхности фигурных выемок образуют множество окон (8), которые регулярно соединяют соседние щелевые каналы (7) между собою. Наружный герметичный контур, по которому соединены листы (1) и (2), так же лежит в плоскости поверхности листа (2) и выполнен сплошным контактным роликовым швом по линии (4). Примыкающие к наружному контуру перегородки контактируют с листом (1) по сплошным линиям (5) и, так же как и окна (8), образованы поверхностями фигурных выемок (3). При этом стенка каждой перегородки оказывается приваренной к листу (1) сплошным роликовым контактным швом по линии (5). Протяженность каждой сплошной линии (5) ln, т.е. протяженность любой перегородки, превышает протяженность любого из окон (8) lок. При этом перегородки примыкают к наружному контуру, т.е. к линии (4) не более чем одним концом (могут вообще не примыкать, см. Фиг.2), т.к. в противном случае щелевые каналы (7) будут разобщены, конструкция не будет отвечать сущности изобретения и не будет должным образом работоспособна. Конкретно, для конструкции, схема которой изображена на Фиг.1, все сварные швы, за исключением линии (4) шва внешнего герметичного контура выполнены параллельно друг другу. В рамках заявленной сущности изобретения фигурные выемки (3) могут быть выполнены как на одном, так и на обоих листах, причем их конфигурация и соответствующая им форма линий взаимного контакта может быть различной и диктуется конкретными требованиями к конструкции теплообменника и к технологии его изготовления. В теплообменнике выполнены подводящее (9) и отводящее (10) теплоноситель или хладагент отверстия. Отверстия (9) и (10) в количестве два и более могут быть выполнены как в одном и том же листе (1) или (2), так и в разных этих листах, что зависит от конструкции и компоновки включающего теплообменник агрегата. Отверстия (9) и (10) теплообменника в процессе его эксплуатации подсоединяются к подводящему и отводящему трубопроводам питающей энергоустановки (не показана) любым из общеизвестных способов (штуцерами, сваркой и т.п.).The heat exchanger (Fig. 1) is made by the method of contact roller seam welding of two sheets (1) and (2) of metal, which can be used, for example, stainless steel. At the same time, in the sheet (2), by means of sheet stamping or by another method (for example, by hydraulic extrusion-inflation of a pre-welded structure), curly notches (3) were made. When connecting sheets (1) and (2), they contact each other along lines of nonzero width lying on the inner plane of the sheet (1). The width of the lines is determined by the width of the contact roller seam and depends on the thickness of the metal sheets and the design strength and durability of the product. According to the essence of the invention, the length of each contact line of the sheets is greater than its width. In accordance with this feature, the shaped recesses (3) are made in such a way that the sheet (1) is in contact with the sheet (2) not only along the long lines (4) and (5), but also along shorter lines (6), the length of which nevertheless exceeds the width of the roller seam, forming slotted channels (7), the wall of each slotted channel (7) being welded to the sheet (1) with short roller contact seams. The practice of using the proposed technical solution showed that the totality of all the claimed technical results is manifested in the best way if the length of each contact line of the sheets exceeds its width by at least two times. In the space between the sheets (1) and (2), in the areas between the individual seams of the line (6), the surfaces of the figured recesses form many windows (8) that regularly connect adjacent slotted channels (7) to each other. The external tight circuit along which the sheets (1) and (2) are connected also lies in the plane of the surface of the sheet (2) and is made by a continuous contact roller seam along the line (4). Partitions adjacent to the outer contour are in contact with the sheet (1) in solid lines (5) and, like windows (8), are formed by the surfaces of curly recesses (3). In this case, the wall of each partition is welded to the sheet (1) with a continuous roller contact seam along the line (5). The length of each solid line (5) l n , i.e. the length of any partition exceeds the length of any of the windows (8) l approx . In this case, the partitions are adjacent to the external circuit, i.e. to the line (4) with no more than one end (they may not adjoin at all, see Figure 2), because otherwise, the slotted channels (7) will be disconnected, the design will not meet the essence of the invention and will not be properly functional. Specifically, for the structure, the diagram of which is shown in figure 1, all welds, with the exception of the line (4) of the seam of the external tight circuit is made parallel to each other. In the framework of the claimed essence of the invention, the shaped recesses (3) can be performed on one or both sheets, and their configuration and the corresponding shape of the mutual contact lines can be different and is dictated by specific requirements for the design of the heat exchanger and the technology for its manufacture. The inlet (9) and the outlet (10) coolant or hole coolant are made in the heat exchanger. Holes (9) and (10) in an amount of two or more can be made both in the same sheet (1) or (2), and in different sheets, which depends on the design and layout of the unit including the heat exchanger. The holes (9) and (10) of the heat exchanger during its operation are connected to the inlet and outlet pipes of the power plant (not shown) by any of the well-known methods (fittings, welding, etc.).
Схема теплообменника, изображенная на Фиг.2, так же полностью отвечает сущности изобретения и содержит все его существенные признаки и при более низкой технологичности обеспечивает более равномерное распределение теплообмена по поверхности по сравнению со схемой Фиг.1, за счет двух симметричных основных контуров течения теплоносителя или хладагента в щелевых каналах между листами и за счет более благоприятного формирования потоков теплоносителя или хладагента в зонах подводящего и отводящего отверстий (9) и (10). В качестве ноу-хау автор располагает обоснованной и апробированной методикой выбора исходных материалов и расчета всех конструкторско-технологических параметров щелевого теплообменника в зависимости от его типового применения, теплоотдачи и условий эксплуатации.The heat exchanger circuit shown in FIG. 2 also fully meets the essence of the invention and contains all its essential features and, at a lower manufacturability, provides a more uniform distribution of heat transfer over the surface compared to the circuit of FIG. 1, due to two symmetrical main coolant flow paths or the refrigerant in the slotted channels between the sheets and due to the more favorable formation of coolant or refrigerant flows in the zones of the inlet and outlet openings (9) and (10). As a know-how, the author has a well-grounded and approved methodology for selecting starting materials and calculating all the design and technological parameters of a slit heat exchanger depending on its typical application, heat transfer, and operating conditions.
Щелевой теплообменник функционирует следующим образом. От питающей энергоустановки, производящей тепло или холод, по питающему трубопроводу через подводящее отверстие (9) в щелевые каналы (7) подается жидкий теплоноситель, перегретый пар теплоносителя или, соответственно, жидкий хладагент, например фреон или аммиак. Поток теплоносителя или хладагента распределяется в щелевых каналах (7), образуя стационарную конфигурацию потоков, сформированную щелевыми каналами (7), окнами (8) и направляющими поток теплоносителя или хладагента перегородками, которые контактируют с листом (1) по линиям (5). Через отводящее отверстие (10) теплоноситель или хладагент отводится обратно в питающую энергоустановку для регенерации. По мере прохождения теплоносителя или хладагента по щелевым каналам (7) через стенку, отделяющую его от воспринимающей среды, т.е. через толщину листа (1) и/или толщину листа (2), осуществляется процесс теплообмена с воспринимающей теплообмен средой. Если типом теплоносителя предусмотрен фазовый переход (например, для водяного паpa), то на поверхностях, контактирующих с теплоносителем, происходит его конденсация и теплота конденсации сообщается воспринимающей теплообмен среде. При использовании щелевого теплообменника в качестве испарителя компрессорной холодильной установки, наоборот, на поверхностях, контактирующих с хладагентом, происходит его испарение, и теплота испарения отбирается от воспринимающей теплообмен среды, в результате чего она охлаждается. По сравнению с прототипом патентуемая конструкция (Фиг.1, Фиг.2) способствует более равномерному распределению интегральных потоков теплоносителя или хладагента в щелевых каналах (7), т.к. достаточно протяженные стенки между окнами (8), контактирующие с листом (1) по линиям (6), обеспечивают более равномерное течение теплоносителя или хладагента во всех зонах теплообменника. Эта же особенность изобретения дает возможность конструктору, если поставлена такая задача, сформировать требуемую интенсивность теплообмена в различных зонах поверхности теплообменника путем вариации ширины окон (8), длины, формы и месторасположения направляющих перегородок, т.е. путем формирования в щелевом пространстве между листами (1) и (2) поля гидравлических сопротивлений, которыми обеспечивается заданная (расчетная) конфигурация потока теплоносителя или хладагента в щелевых каналах (7).Slit heat exchanger operates as follows. From a power plant that produces heat or cold, a liquid coolant, superheated coolant vapor or, respectively, a liquid refrigerant, for example freon or ammonia, are supplied through a feed pipe through a supply pipe (9) to the slotted channels (7). The flow of coolant or refrigerant is distributed in the slotted channels (7), forming a stationary configuration of the flows formed by the slotted channels (7), windows (8) and the partitions directing the coolant or coolant flow that contact the sheet (1) along lines (5). Through the discharge hole (10), the coolant or refrigerant is discharged back to the power plant for regeneration. As the coolant or refrigerant passes through the slotted channels (7) through the wall separating it from the receiving medium, i.e. through the thickness of the sheet (1) and / or the thickness of the sheet (2), a heat exchange process is carried out with a heat transfer medium. If a phase transition is provided by the type of coolant (for example, for water vapor), then on surfaces in contact with the coolant, it is condensed and the heat of condensation is communicated to the heat transfer medium. When using a slit heat exchanger as an evaporator of a compressor refrigeration unit, on the contrary, it evaporates on surfaces in contact with the refrigerant, and the heat of evaporation is taken from the medium that receives heat transfer, as a result of which it is cooled. Compared with the prototype, the patented design (Figure 1, Figure 2) contributes to a more uniform distribution of the integrated flows of the coolant or refrigerant in the slotted channels (7), because sufficiently long walls between the windows (8) in contact with the sheet (1) along the lines (6) provide a more uniform flow of the coolant or refrigerant in all zones of the heat exchanger. The same feature of the invention enables the designer, if given the task, to form the required heat transfer rate in different zones of the heat exchanger surface by varying the window width (8), length, shape and location of the guide walls, i.e. by forming in the slit space between sheets (1) and (2) the field of hydraulic resistance, which provides the specified (calculated) configuration of the flow of coolant or refrigerant in the slotted channels (7).
Патентуемая конструкция теплообменника предназначена для изготовления промышленным способом на базе современного машиностроительного предприятия с электромеханическим профилем производства без применения специальных технологий и оборудования.The patented design of the heat exchanger is designed for industrial production on the basis of a modern engineering company with an electromechanical production profile without the use of special technologies and equipment.
Claims (4)
фигурные выемки также образуют в пространстве между листами систему перегородок, формирующих поток теплоносителя или хладагента;
каждая перегородка примыкает не более чем одним концом к наружному контуру;
протяженность перегородок больше протяженности окон;
в листах выполнены подводящие и отводящие теплоноситель или хладагент отверстия, сообщающиеся со щелевыми каналами,
отличающийся тем, что длина каждой линии контакта листов больше ее ширины, причем все линии контакта листов, включая наружный герметичный контур, расположены в одной плоскости.1. A slit heat exchanger formed by two sheets of metal in contact along lines of nonzero width and connected by resistance welding, with a common sealed outer contour, with at least one of the sheets having shaped recesses that form gap channels in the space between the sheets, communicating between all along its length through many windows;
curly grooves also form in the space between the sheets a system of partitions that form the flow of coolant or refrigerant;
each partition adjoins with no more than one end to the outer contour;
the length of the partitions is greater than the length of the windows;
the sheets are made inlet and outlet coolant or refrigerant holes that communicate with slotted channels,
characterized in that the length of each contact line of the sheets is greater than its width, and all contact lines of the sheets, including the outer sealed contour, are located in the same plane.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129985/06A RU2472089C1 (en) | 2011-07-19 | 2011-07-19 | Slot heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129985/06A RU2472089C1 (en) | 2011-07-19 | 2011-07-19 | Slot heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2472089C1 true RU2472089C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011129985/06A RU2472089C1 (en) | 2011-07-19 | 2011-07-19 | Slot heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2472089C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719776C2 (en) * | 2018-08-21 | 2020-04-23 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method of manufacturing plate-like slit heat exchanger |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2188374C1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Российского космического агентства "Опытное конструкторское бюро "Факел" | Method for manufacture of plate heat exchanger |
| RU2337534C2 (en) * | 2005-12-26 | 2008-11-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Автомаш" | Milk refrigerating unit |
| RU2350872C2 (en) * | 2003-12-23 | 2009-03-27 | Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх | Heat exchanger and its fabrication method |
| KR100909490B1 (en) * | 2008-07-09 | 2009-07-28 | (주)신한아펙스 | Heat transfer cell for heat exchanger and assembly, and methods of fabricating the same |
-
2011
- 2011-07-19 RU RU2011129985/06A patent/RU2472089C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2188374C1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Российского космического агентства "Опытное конструкторское бюро "Факел" | Method for manufacture of plate heat exchanger |
| RU2350872C2 (en) * | 2003-12-23 | 2009-03-27 | Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх | Heat exchanger and its fabrication method |
| RU2337534C2 (en) * | 2005-12-26 | 2008-11-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Автомаш" | Milk refrigerating unit |
| KR100909490B1 (en) * | 2008-07-09 | 2009-07-28 | (주)신한아펙스 | Heat transfer cell for heat exchanger and assembly, and methods of fabricating the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719776C2 (en) * | 2018-08-21 | 2020-04-23 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method of manufacturing plate-like slit heat exchanger |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5787992B2 (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus including the same | |
| US9791213B2 (en) | Heat exchanger | |
| JP2018087682A (en) | Ice making machine and ice cube evaporator | |
| JP6029686B2 (en) | Double tube heat exchanger and refrigeration cycle equipment | |
| JP2011106738A (en) | Heat exchanger and heat pump system | |
| EP3106816A1 (en) | Heat exchanging device and method therefore | |
| KR101511432B1 (en) | Cooling system for low-temperature warehouse and system for supplying hot water using the cooling system | |
| RU2472089C1 (en) | Slot heat exchanger | |
| CN103132027A (en) | Vacuum coating device | |
| Selvnes et al. | Design of a cold thermal energy storage unit for industrial applications using CO2 as refrigerant | |
| JP2006242553A (en) | Heat transfer tube, heat exchanger for supplying hot water, and heat pump water heater | |
| RU111975U1 (en) | COMPRESSOR REFRIGERATOR EVAPORATOR | |
| US10907904B2 (en) | Microchannel-type aluminum heat exchanger and method of manufacturing the same | |
| JP3658677B2 (en) | Plate heat exchanger and refrigeration system | |
| JP2016183811A (en) | Micro flow passage heat exchanger | |
| KR101167985B1 (en) | Zigzag flow tube evaporator | |
| KR20110017309A (en) | Heat exchanger of refrigerator | |
| RU2645859C2 (en) | Refrigerating device with evaporator | |
| KR101708669B1 (en) | Stainless corrugate tube, Absorption refrigerating machine having the same and Manufacturing method of the same | |
| RU2337534C2 (en) | Milk refrigerating unit | |
| EP3324136B1 (en) | Ice making machine and ice cube evaporator | |
| KR102530063B1 (en) | Suction pipe for refrigerator with groove | |
| KR100925112B1 (en) | Water-cooled heat exchanger | |
| KR100925097B1 (en) | Water-cooled heat exchanger | |
| CN203687377U (en) | Water storage tank used for heat-pump water heater and heat-pump water heater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150720 |