RU2555103C2 - Способ изготовления множества каналов для использования в устройстве теплообмена между потоками текучей среды - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться в пластинчатых теплообменниках. Устройство для обмена растворенными веществами или теплообмена между, по меньшей мере, первым и вторым потоками текучей среды, содержащее, по меньшей мере, первый и второй листы, каждый из которых имеет профилированную поверхность, причем каждый из листов имеет первую концевую часть и вторую концевую часть, которые снабжены наклонными промежуточными поверхностями между каждым каналом, имеющими наклон в направлении средней части соответствующего листа, при этом наклонные промежуточные поверхности находятся по существу на одном уровне с внешней верхней поверхностью каналов. Каждый лист имеет первую боковую концевую часть и вторую боковую концевую часть, причем первая боковая концевая часть имеет большую поперечную протяженность, чем вторая боковая концевая часть. Технический результат - повышение эффективности теплообмена. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 16 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится в основном к обмену растворенными веществами или к теплообмену между потоками текучей среды, более конкретно - к способу изготовления множества каналов для использования в устройстве для обмена растворенными веществами или теплообмена между потоками текучей среды. Кроме того, изобретение относится к устройству для обмена растворенными веществами, между, по меньшей мере, двумя потоками текучей среды.

Уровень техники

Сегодня существует много различных применений, в которых используется диффузия для обогащения текучей среды одного потока растворенными веществами текучей среды другого потока или для удаления из потока текучей среды нежелательных растворенных веществ или субстанций. Одним из примеров применения являются системы климат-контроля HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning - отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), в которых водяной пар может быть удален из потока газа для снижения потребления энергии на конденсацию в холодильной установке или для повторного использования энергии, содержащейся в воздухе вытяжной вентиляции, например, здания. Другой пример - обратный осмос для опреснения воды.

Когда дело доходит до сепарирования водяного пара от жидкости, то используются такие различные способы, как использование влагоотделительных вращающихся колес или пластинчатых теплообменников с полупроницаемыми мембранами. В газосушильных технологических процессах также применяются пучки связанных труб из таких материалов, как нафион (Nation™).

Однако в этих различных методах удаления паров воды из жидкостей есть определенные недостатки. Вращающиеся обменники содержат движущиеся части, обслуживание которых требует дополнительных затрат. Кроме того, вращающиеся обменники увеличивают риск загрязнения между воздушными потоками. Пластинчатые обменники показывают низкую эффективность относительно энтальпии и содержат в своем составе дорогостоящие трубопроводы из нафиона (Nafion™).

Все производители таких технологий пытаются найти наиболее экономически эффективный способ создания этих эффектов и, следовательно, разрабатываются различные способы. В обычных пластинчатых тепло- и влагообменниках слои часто собираются с проставками (разделителями) или с дистанцирующими элементами или с опорной структурой, на которую накладывается мембрана. Такие структуры распространены, но они недостаточно экономически эффективны из-за необходимости применения в них проставок, которые в зависимости от применяемого материала могут быть дорогими.

Кроме того, проставки увеличивают общую массу обменников. Из-за веса требуется большее количество опор при монтаже. Увеличенный вес также увеличивает риски во время работ по техобслуживанию. Кроме того, с ростом веса возрастают транспортные расходы.

В некоторых технологических процессах осушки газа используется большое число маленьких труб с целью обеспечения большой площади поверхности влагообмена в сочетании с хорошими характеристиками потока благодаря расположению труб связанными пучками, в то время как особенностями потока газа за пределами связанного пучка труб в основном пренебрегают, часто не соблюдая адекватные интервалы для потока между трубами.

Трубы в обычно используются в сочетании с другим потоком жидкости, протекающим в противоположном направлении или в поперечном направлении по отношению к трубам, но вне труб, в пространстве между множеством труб.

При использовании индивидуально изготовленных труб с очень малым диаметром увеличивается себестоимость, т.к. трубы с малым диаметром технически сложно изготовить, а также сложно наладить в составе промышленного продукта, и, как следствие, конечный промышленный продукт становится дорогим. Другой недостаток объединения труб в связанные пучки в нынешней современной продукции заключается в недостаточном для обеспечения характеристик потока зазоре между трубами.

Раскрытие изобретения

Изобретение предлагает устраняющий упомянутые выше недостатки способ изготовления множества каналов для использования в устройстве для обмена растворенными веществами по меньшей мере двух потоков текучей среды. В состав этого устройства входят первый лист и второй лист.

Способ предусматривает снабжение по меньшей мере одного листа по меньшей мере одной профилированной поверхностью и соединение первого листа со вторым листом. Таким образом, образование каналов обеспечивается формой профилированной поверхности.

Изобретение предлагает способ, позволяющий сформировать множество тонких каналов с очень низкой себестоимостью. Далее, способ предусматривает альтернативное формирование множества каналов в бесконечном количестве вариантов на основе наилучших форм потока.

В соответствии с другим вариантом способ может содержать этап снабжения каждого из первого и второго листов по меньшей мере одной профилированной поверхностью и соединение первого листа со вторым листом таким образом, что профилированные поверхности располагаются одна напротив другой, при этом форма профилированных поверхностей обеспечивает образование каналов.

В соответствии с другим вариантом, в котором устройство содержит множество листов, способ включает соединение между собой этого множества листов, при этом форма профилированных поверхностей обеспечивает образование каналов в множестве слоев.

В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается устройство для обмена растворенными веществами, по меньшей мере, между первым и вторым потоками текучей среды. Устройство содержит, по меньшей мере, первый и второй листы, причем первый лист снабжен, по меньшей мере, одной профилированной поверхностью. Первый и второй листы соединены между собой таким образом, что форма профилированных поверхностей обеспечивает образование каналов.

Применение устройства в соответствии с изобретением особенно полезно для обмена веществами между потоками текучей среды - для передачи веществ от первого потока текучей среды ко второму потоку текучей среды, чтобы удалить вещество из первого потока текучей среды или отделить вещество от первого потока текучей среды.

В соответствии с другим вариантом каждый из первого и второго листов снабжен профилированными поверхностями, при этом первый и второй листы соединены так, что эти профилированные поверхности расположены напротив друг друга.

В соответствии с другим вариантом профилированные поверхности листов расположены зеркально относительно друг друга.

В соответствии с другим вариантом поперечное сечение каналов может изменяться по длине устройства.

В соответствии с другим вариантом может изменяться количество каналов по длине устройства.

В соответствии с другим вариантом устройство может содержать множество листов, которые уложены в большое количество слоев.

В соответствии с другим вариантом материал, из которого изготовлены листы, может иметь большую гидрофильность.

В соответствии с другим вариантом материал, из которого изготовлены листы, может быть пористым с размером пор от 0,1 до 50 нанометров.

В соответствии с другим вариантом материал, из которого изготовлены листы, может иметь поры размером от 50 до 500 нанометров.

В соответствии с другим вариантом материал, из которого изготовлены листы, может быть гидрофобным.

В соответствии с другим вариантом материал, из которого изготовлены листы, может быть гидрофильным.

В соответствии с другим вариантом, по меньшей мере, один лист может быть изготовлен из металла.

В одном варианте каждый из двух листов может иметь первую концевую часть и вторую концевую часть, в составе которых имеется наклонная промежуточная поверхность, расположенная между каждым каналом. Эти поверхности наклонены в сторону средней части соответствующего листа.

В одном варианте в состав каждого листа может входить первая боковая концевая часть и вторая боковая концевая часть листа напротив первой боковой концевой части листа. Первая боковая концевая часть имеет большую поперечную протяженность, чем вторая боковая концевая часть.

Благодаря большой площади поверхности соприкосновения с участвующими в обменных процессах потоками, созданной множеством каналов, вместе с хорошими характеристиками потоков между слоями, обеспечивается идеальная ситуация для диффузии или теплопередачи между потоками текучей среды.

Данная конструкция позволяет обеспечивать любое необходимое расстояние между слоями. Характеристики потока между слоями можно регулировать увеличением расстояния между слоями или шахматным порядком компоновки слоев.

В случае, если, например, жидкость должна быть высушена, то еще одним преимуществом является то, что большой поток воздуха может течь вне каналов или между слоями (в вариантах исполнения с несколькими слоями), в результате чего обеспечивается более эффективное высушивание жидкости внутри каналов. Благодаря подходящей конструкции расстояние между слоями и объем потока между слоями могут быть оптимизированы для конкретного применения.

Изобретение предлагает устройство с жесткой конструкцией для встречного потока, не требующее отдельных проставок для прохождения потока поперек листов. Далее, устройство обеспечивает исключительно хорошие характеристики потока между слоями благодаря его конструкции с множеством каналов, со слоями, уложенными один на другой, с регулируемым расстоянием между слоями. Кроме того, встроенные каналы обеспечивают низкие эксплуатационные расходы и низкий риск разрыва, так как нет никакого изнашивания из-за колебаний листов относительно несущих узлов конструкции.

Еще одно преимущество: изготовление устройства обходится дешево благодаря автоматическому формированию отдельных каналов и благодаря хорошей и независимой регулируемости характеристик внешнего потока. Далее, изобретение обеспечивает создание для обмена растворенными веществами такого устройства, которое избавляет от необходимости применения дополнительных несущих конструкций между листами и в то же время создает путь для встречного потока, значительно повышает эффективность по сравнению с обычной технологией.

Дальнейшие предпочтительные варианты определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание графических материалов

Изобретение далее описывается посредством примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг1. показывает устройство для обмена водяного пара в соответствии с известным уровнем техники.

На Фиг.2 показан лист с профилированной поверхностью в соответствии с одним вариантом изобретения.

На Фиг.3 показан лист с профилированной поверхностью в соответствии с другим вариантом изобретения.

На фиг.4 показаны два листа с профилированными поверхностями, соединенные вместе в соответствии с одним вариантом изобретения.

На Фиг.5 показано множество соединенных вместе листов с профилированными поверхностями.

На Фиг.6 и Фиг.7 показаны листы с альтернативными профилированными поверхностями.

На Фиг.8 показаны листы, соединенные между собой с образованием слоев, расположенных в шахматной конфигурации.

На Фиг.9 показаны два соединенных вместе листа с профилированными поверхностями согласно другому варианту изобретения.

На Фиг.10 показан один лист с профилированной поверхностью, соединенный с листом с ровной поверхностью, согласно другому варианту изобретения.

На Фиг.11 показан лист с альтернативной профилированной поверхностью.

На Фиг.12а в перспективе показан лист для использования в обменнике согласно изобретению.

На Фиг.12b в перспективе показан узел из сложенных листов по Фиг.12а, образующий часть обменника согласно изобретению.

На Фиг.13 показан вид спереди листа по Фиг.12а.

На Фиг.14 в перспективе показан узел из сложенных листов, образующий часть обменника согласно другому варианту изобретению.

Фиг.15 представляет поперечное сечение узла из сложенных листов и иллюстрирует поток текучей среды в направлении, перпендикулярном продольному направлению листов.

Осуществление изобретения

Фиг.1 показывает устройство для обмена водяного пара в соответствии с известным уровнем техники. В традиционной технологии гофрированный материал или узел распределения потоков используется между плоскими листами проницаемого материала для формирования каналов, направления потока и служит равномерным разделителем слоев - равномерным дистанцирующим элементом (проставкой). В некоторых примерах стороны листов загнуты вниз для обеспечения разделения слоев. Эта конструкция всегда ограничена для формирования поперечного потока.

На Фиг.2 показан лист 3 с профилированной поверхностью 5 в соответствии с изобретением. Чтобы создать форму профилированной поверхности 5, в производстве могут быть использованы различные методы.

Например, лист может быть гофрированной пластиной. Еще один пример: лист может быть нагрет до такой степени, что станет деформируемым и затем будет охлажден после того, как приобретет ту форму, на которую был уложен в нагретом состоянии.

После перманентной деформации сохранится приобретенная форма. Другой способ основан на технологическом процессе электропрядения: на формующее тело беспорядочно высыпается большое количество чрезвычайно тонких волокон с целью изготовления такого листа. Однажды заданная форма такого листа будет сохраняться, даже если лист будет подвергнут деформации.

Еще один способ создать форму профилированной поверхности 5: вырезать каналы с подходящими характеристиками потока с одной стороны или с обеих сторон листа из монолитного или пористого материала.

Материал листов 3, 4 может быть полупроницаемым или проницаемым для определенных веществ или для растворов. Материал из листов может быть пористым или монолитным или и пористым, и монолитным.

Описанные выше способы особенно пригодны при малом размере каналов 1. Небольшие каналы с сечением всего в несколько миллиметров могут производиться этими способами легко и экономически эффективно.

Форма профилированной поверхности и, следовательно, сечение каналов, образованных поверхностями, могут быть различными в зависимости от требуемых характеристик потока. Поперечное сечение каналов может быть, например, круглым, шестиугольным, прямоугольным или треугольным. Первая и вторая текучие среды могут течь навстречу, соответственно, внутри и вне канала 1. Протекать в каналах может газ или жидкость.

На Фиг.3 показан другой лист 3 с профилированной поверхностью 5 в соответствии с одним из вариантов изобретения. В листе выполнены отверстия для облегчения потока между слоями, когда множество листов объединены в несколько слоев.

На фиг.4 показаны два листа (лист 3 и лист 4) с профилированными поверхностями 5, соединенные вместе в соответствии с изобретением.

Множество небольших каналов 1 может быть сформировано в результате простого автоматизированного процесса: профилирование листа базового материала с поверхностью 5, например, как показано на Фиг.1, соединение двух таких же листов (листа 3 напротив листа 4), расположение одной профилированной поверхности 5 относительно другой профилированной поверхности 5 предпочтительно зеркально друг к другу.

Соединение листов 3 и 4 может быть выполнено, например, посредством сварки, склеивания или сплавления, или посредством любого другого подходящего адгезионного процесса, который герметично соединит оба профилированных листа. У листа 3 и у листа 4 созданы профилированные поверхности 5, и благодаря этому достигается круглая форма поперечного сечения каналов 1. Каналы 1 могут иметь любую другую подходящую форму, например овальную, шестиугольную или прямоугольную.

На Фиг.5 показано множество соединенных вместе листов 3 и 4.

Когда листы сложены вместе, листы 3 и 4 формируют множество слоев 7. Благодаря такой конфигурации обеспечивается низкая потеря давления, когда текучие среды протекают от одной стороны к другой, таким образом обеспечиваются и поддерживаются характеристики потока в каналах и беспрепятственный поток текучей среды между слоями 7, за пределами каналов 1.

На Фиг.6 и Фиг.7 показаны листы 3 с альтернативной профилированной поверхностью 5.

На Фиг.8 показано множество листов 3 и 4, соединенных вместе в множество слоев 7. Слои 7 смещены относительно соседних слоев, таким образом, обеспечивается устройство с множеством слоев 7 в шахматной конфигурации.

Шахматная форма уменьшает расстояние между слоями 7 и, следовательно, увеличивает отношение общей площади поверхности устройства к объему устройства данной конфигурации и, следовательно, может быть изготовлено более компактное устройство с той же площадью поверхности.

На Фиг.9 показаны два соединенных вместе листа с профилированными поверхностями.

На Фиг.10 показан один лист 3 с профилированной поверхностью 5, соединенный с листом с ровной поверхностью. Таким образом, обеспечивается поперечное сечение каналов 1 в форме полукруга.

На Фиг.11 показан лист с альтернативной профилированной поверхностью 5. В листе, кроме того, выполнено множество отверстий 6 для улучшения потока между слоями 7, когда множество листов 3 и 4 соединены во множество слоев 7.

Для того, чтобы разделить вход потоков, между каналами могут быть вырезаны отверстия.

Это обеспечивает расположение входа каналов перпендикулярно к главному направлению каналов, таким образом, отделяя поток за пределами каналов, или, в случае множества слоев, между слоями, от входной точки потока внутри каналов.

Если множество слоев 7 имеет шахматную конфигурацию, то может быть использован тот же способ для диагонального канала, перпендикулярно к каналам, чтобы запитать поток между слоями 7.

Профилированные поверхности 5 могут быть сформированы любым подходящим способом, например посредством нагревания листов и их последующей деформации, благодаря которой выполняется профилирование листов, а затем охлаждения, благодаря которому закрепляется деформированная форма листов.

Другой способ: множество тонких нитей беспорядочно высыпается на формующее тело, таким образом, создается лист с профилированной поверхностью 5, однажды заданная форма которой будет сохраняться.

Следующая альтернатива: каналы могут быть вырезаны с одной стороны или с двух сторон первого и второго листов из монолитного или из пористого материала.

Еще одна возможность - профилированная поверхность может быть создана благодаря формованию листов из пластмассы или другого подходящего материала.

Еще одна возможность: могут быть вырезаны отверстия 6 между каналами 1 для обеспечения впуска потока, распределяющего поток в перпендикулярном направлении по отношению к каналам 1 между слоями 7.

Это обеспечивает беспрепятственное течение потока перпендикулярно к главному направлению каналов, таким образом, разделяя поток между каналами от входной точки потока внутри каналов.

Если слои 7 имеют шахматную конфигурацию, то может быть использован тот же способ для диагонального канала, перпендикулярно к каналам, чтобы запитать поток между слоями 7.

Для того чтобы распределять потоки равномерно и просто между слоями 7, могут быть вырезаны отверстия 6 либо между концами 5 каналов (прежде всего для распределения потока), или через интервалы на всем протяжении каналов, обеспечивая простое средство для выравнивания давления для обеспечения упрощения пути потока.

Для того чтобы создать связанный пучок каналов для поперечного потока или для встречного потока между каналами могут быть вырезаны равномерно распределенные отверстия для обеспечения беспрепятственного потока между каналами по двум направлениям (сверху вниз и от одной стороны до другой стороны) - оба направления перпендикулярны к главному направлению потока внутри каналов.

Любые вышеописанные варианты могут быть использованы либо для влагообмена (для обмена растворенными веществами), либо для теплообмена. Функциональное назначение исполнения устройства зависит от материала, из которого изготовлены листы.

Для теплообмена обычно может быть использован материал с высокой теплопроводностью. В состав таких материалов входят такие металлы, как, например, алюминий и нержавеющая сталь, или такие термопластмассы, как, например, полипропилен или терефталат полиэтилена (PET). Для обмена растворенными веществами применяется обычно проницаемый или полупроницаемый материал, например тот, который упомянут выше.

На Фиг.12а показан трехмерный вид листа 10 согласно примеру исполнения изобретения. Лист 10 может быть изготовлен любым описанным выше способом.

Лист может быть использован либо для влагообмена (для обмена растворенными веществами) либо, возможно альтернативное применение - для теплообмена. Как упомянуто выше, конкретное применение зависит от материала, из которого изготовлен лист 10.

Лист 10 имеет первый конец 10-1 и второй конец 10-2 напротив первого конца 10-1. Лист 10 содержит множество каналов 12, образованных профилированной поверхностью листа 10.

Лист 10 дополнительно имеет первую боковую часть 14-1 и вторую боковую часть 14-2 напротив первой боковой части 14-1. Первая боковая часть 14-1 и вторая боковая часть 14-2 образуют внешние границы листа 10 относительно его продольного направления.

Листы 10 могут быть попарно объединены с соответствующими каналами 12 и обращены друг к другу, таким образом, образуются соответствующие закрытые каналы 12 или трубы.

Листы 10 могут быть собраны попарно для формирования сборочного узла 16 из сложенных листов, как показано на Фиг.12b и схематически показано на Фиг.15.

Сборочный узел из сложенных листов формирует множество каналов 12, через которые может течь первая текучая среда. В слоях между каждой парой листов 10 может течь вторая текучая среда. Подача второй текучей среды в сборочный узел 16 из сложенных листов, как правило, обеспечивается со стороны первой боковой части 14-1.

Поток второй текучей среды обычно выходит из сборочного узла 16 из сложенных листов со стороны второй боковой части 14-2. Вторая текучая среда, протекающая через сборочный узел 16 из сложенных листов, может протекать и параллельно каналам 12 и перпендикулярно каналам 12.

В случае, если сборочный узел из сложенных листов сформирован так, что он позволяет текучей среде второго потока протекать параллельно каналам 12, то направление потока, как правило, противоположно направлению потока первой текучей среды, которая протекает по каналам 12. Тем не менее, в некоторых применениях первый и второй потоки текучих сред могут течь в одном направлении.

Первая боковая часть 14-1 и вторая боковая часть 14-2 представляют собой в значительной степени плоские поверхности.

Первая боковая часть 14-1 может иметь большую поперечную протяженность d1 от крайнего канала 12, от которого отходит первая боковая часть, по сравнению с поперечной протяженностью d2 второй боковой части 14-2 от крайнего канала 12, от которого отходит вторая боковая часть, как показано на Фиг.15.

Благодаря созданию листа 10 с конфигурацией, где первая боковая часть 14-1 имеет большую поперечную протяженность d1 от крайнего канала, чем поперечная протяженность d2 второй боковой части 14-2, пары соединенных листов 10 могут быть уложены так, что каналы 12 для каждой пары листов организованы переменным образом. Таким образом, каждый второй слой пары листов имеет свои каналы в общих плоскостях. Таким образом, поток жидкости может пройти между каждой парой листов 10 в направлении от первой боковой части 14-1 ко второй боковой части 14-2.

Лист 10, показанный на Фиг.12а, имеет первую концевую часть 11-1 на своем первом конце 10-1. Лист 10 имеет вторую концевую часть 11-2 на своем втором конце 10-2. Первая концевая часть 11-1 и вторая концевая часть 11-2 имеют множество промежуточных наклонных поверхностей 13.

Наклонная промежуточная поверхность 13 расположена между каждыми соседними каналами 12. Наклонные промежуточные поверхности 13 находятся по существу на одном уровне с внешней верхней поверхностью 15 каналов 12 на первом конце 10-1 и на втором конце 10-2.

Наклонные промежуточные поверхности 13 имеют наклон вниз от первого конца 10-1 и от второго конца 10-2 в направлении средней части 17 листов 10.

Между первой концевой частью 11-1 и второй концевой частью 11-2 промежуточные поверхности между каналами 12 являются в значительной степени параллельными каналам 12.

Наклонная промежуточная поверхность 13 содержит открытые концы для каждой пары соединенных листов 10 ввиду того, что на первом конце 10-1 и на втором конце 10-2 каналы не сформированы.

Таким образом, первая концевая часть 11-1 и вторая концевая часть 11-2 действуют в качестве распределительных частей конструкции, равномерно распределяющих поступающий поток текучей среды 18 во множество соединенных каналов 12 в первом конце 10-1, а также собирающих поток текучей среды от каждого канала 12 во втором конце 10-2. Этот процесс схематически показан на Фиг.12а.

Кроме того, наклонные промежуточные поверхности, которые в основном находятся на одном уровне с верхней поверхностью 15 каналов 12 на первом конце 10-1 и втором конце 10-2, обеспечивают дистанцирующий элемент так, чтобы сложенные пары листов 10 могли быть должным образом разнесены друг от друга.

Таким образом, может быть получен поток текучей среды между каждыми двумя слоями соединенных пар листов 10.

Дистанцирование появляется только в первой концевой части 11-1 и во второй концевой части 11-2. Беспрепятственный поток текучей среды, следовательно, может быть обеспечен в зоне между первой концевой частью 11-1 и второй концевой частью 11-2.

Тем не менее, в случае, если листы очень длинные, то предусматривается возможность создания других разделительных элементов вдоль продольной оси листов для отделения пар листов друг от друга.

На Фиг.13 показан вид листа 10 спереди. Плоская поверхность 19 позволяет укладывать множество пар листов 10, соблюдая правильное дистанцирование каждой пары листов от двух соседних пар листов 10.

На Фиг.14 показан сборочный узел 16' из сложенных листов, который является разновидностью сборочного узла 16 из сложенных листов. Как правило, сборочный узел 16' из сложенных листов имеет такую же конструкцию, как и сборочный узел 16 из сложенных листов.

Тем не менее, для дистанцирования каждой пары соединенных листов 10' использовано другое техническое решение, чем для описанных выше наклонных промежуточных поверхностей.

В частности, каждая пара соединенных листов 10' может быть уложена с другой парой соединенных листов 10', например, посредством применения полосы термоплавкого безрастворного клея поперечно на наружной поверхности 15' первого и второго конца каждого листа 10'.

Альтернативный вариант заключается в создании дистанцирующих элементов на каждом конце.

Фиг.15 показывает, как течет поток текучей среды поперек всего сборочного узла 16 из сложенных листов. Для наглядности показана текучая среда F только между двумя парами соединенных листов 10.

Когда поток текучей среды F входит в сборочный узел 16 из сложенных листов, ламинарный поток становится турбулентным.

Этот эффект происходит частично из-за выступающих вниз частей канала 12-1, которые направляют поток текучей среды F к выступающим вверх частям канала 12-2.

Поток текучей среды будет, таким образом, иметь более ровный градиент скорости в результате турбулентного потока и низкого падения давления в сборочном узле 16 из сложенных листов.

Таким образом, скорость потока может в основном поддерживаться по всей длине сборочного узла 16 из сложенных листов.

Кроме того, благодаря природе турбулентного потока происходит снижение сопротивления пограничного слоя в результате более эффективного обмена с первым потоком текучей среды в канале 12. Таким образом, может быть обеспечено очень эффективное охлаждение или очень эффективное нагревание.

Следует отметить, что такие слова, как "вверх" и "вниз" отражают лишь геометрическое расположение сборочного узла из сложенных листов на Фиг.15 и не должны толковаться как ограничение в смысле упомянутых функции. На самом деле, направления выступающих каналов зависят от ориентации сборочного узла из сложенных листов.

Текучей средой, протекающей через сборочный узел 16 из сложенных листов, может быть любой подходящий для обмена растворенными веществами и/или для теплообмена газ или любая подходящая для обмена растворенными веществами и/или для теплообмена жидкость. Лист может быть изготовлен из любого подходящего материала, в зависимости от целей применения, например, для обмена растворенными веществами, а также для охлаждения или отопления.

Данное изобретение было описано выше, главным образом, со ссылкой на несколько исполнений. Однако специалистом в этой области может быть легко оценено, что кроме вышеописанных исполнений в равной степени возможны другие варианты в рамках изобретения, как это определено в формуле изобретения. Например, лист может содержать не противоположно расположенные друг к другу концы (первый конец и второй конец), лист может быть не только прямоугольным, но иметь и другие формы. Например, лист может иметь ромбовидную форму или форму буквы 'U'.

Claims (13)

1. Способ изготовления множества каналов (1) для использования в устройстве (2) для обмена растворенными веществами или теплообмена между, по меньшей мере, первым и вторым потоками текучей среды, содержащем, по меньшей мере, первый и второй листы (3, 4; 10; 10'), в котором снабжают каждый из первого и второго листов (3, 4; 10; 10'), по меньшей мере, одной профилированной поверхностью (5); соединяют между собой первый и второй листы (3, 4; 10; 10') таким образом, что профилированные поверхности (5) обращены друг к другу, а форма профилированных поверхностей (5) обеспечивает образование каналов (1), причем каждый из первого и второго листов имеет первую концевую часть (11-1) и вторую концевую часть (11-2), которые снабжены наклонными промежуточными поверхностями (13) между каждым каналом, имеющими наклон в направлении средней части соответствующего листа, при этом наклонные промежуточные поверхности (13) находятся по существу на одном уровне с внешней верхней поверхностью (15) каналов (1) на первом конце (10-1) и на втором конце (10-2), а каждый лист имеет первую боковую концевую часть (14-1) и вторую боковую концевую часть (14-2), расположенную напротив первой боковой концевой части (14-1), причем первая боковая концевая часть (14-1) имеет большую поперечную протяженность, чем вторая боковая концевая часть (14-2).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство содержит множество листов (3, 4; 10; 10'), которые соединяют между собой таким образом, что форма профилированных поверхностей обеспечивает образование каналов (1) в множестве слоев (7).

3. Устройство для обмена растворенными веществами или теплообмена между, по меньшей мере, первым и вторым потоками текучей среды, содержащее, по меньшей мере, первый и второй листы (3, 4, 10, 10'), каждый из которых имеет профилированную поверхность (5), причем первый и второй листы (3, 4, 10, 10') соединены между собой таким образом, что профилированные поверхности (5) обращены друг к другу, а форма профилированных поверхностей (5) обеспечивает образование каналов (1), причем каждый из первого и второго листов имеет первую концевую часть (11-1) и вторую концевую часть (11-2), которые снабжены наклонными промежуточными поверхностями (13) между каждым каналом, имеющими наклон в направлении средней части соответствующего листа, при этом наклонные промежуточные поверхности (13) находятся по существу на одном уровне с внешней верхней поверхностью (15) каналов (1) на первом конце (10-1) и на втором конце (10-2), а каждый лист имеет первую боковую концевую часть (14-1) и вторую боковую концевую часть (14-2), расположенную напротив первой боковой концевой части (14-1), причем первая боковая концевая часть (14-1) имеет большую поперечную протяженность, чем вторая боковая концевая часть (14-2).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что листы (3, 4; 10, 10') с профилированными поверхностями (5) расположены зеркально относительно друг друга.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что сечение каналов (1) изменяется по длине устройства.

6. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что количество каналов (1) изменяется по длине устройства.

7. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что содержит множество листов (3, 4, 10, 10'), уложенных во множество слоев (7).

8. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что материал, из которого изготовлены листы, имеет высокую гидрофильность.

9. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что материал, из которого изготовлены листы, содержит поры размером от 0,1 до 50 нанометров.

10. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что материал, из которого изготовлены листы, содержит поры размером от 50 до 500 нанометров.

11. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из указанных листов выполнен гидрофобным.

12. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из указанных листов выполнен гидрофильным.

13. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что материалом, по меньшей мере, одного из указанных листов является металл.

Images