RU2686134C1 - Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method - Google Patents

Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
RU2686134C1
RU2686134C1 RU2018115789A RU2018115789A RU2686134C1 RU 2686134 C1 RU2686134 C1 RU 2686134C1 RU 2018115789 A RU2018115789 A RU 2018115789A RU 2018115789 A RU2018115789 A RU 2018115789A RU 2686134 C1 RU2686134 C1 RU 2686134C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
heat exchange
section
heat
rings
Prior art date
Application number
RU2018115789A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Бесчастных
Александр Семенович Косой
Сергей Викторович Монин
Михаил Всеволодович Синкевич
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина"
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 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" filed Critical Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина"
Priority to RU2018115789A priority Critical patent/RU2686134C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2686134C1 publication Critical patent/RU2686134C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/02Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the heat-exchange media travelling at an angle to one another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements

Landscapes

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

Abstract

FIELD: heating equipment.SUBSTANCE: invention relates to the heat engineering and can be used in the art for liquid or gaseous media pre-heating, for example, as the recuperator. Plate heat exchanger contains the first section of the heat exchanger, which includes a cylindrical outer casing, one central and two peripheral separation rings, placed between the body and the rings and heat exchanger elements supported on the central separation ring, made of corrugated plates connected in pairs along their peripheral edges, at the same time, the heat exchange elements have flanges protruding beyond the peripheral edge, forming inlet and exhaust manifold windows, connected without a gap with the windows of the adjacent heat exchange elements and covered by separating rings, wherein the flanges, the central and peripheral rings form the internal heat transfer medium supply and removal manifolds, and the end parts of the heat exchanger are made in such a way as to ensure the possibility of passage between the heat exchange elements of the external coolant, at the same time, the heat exchanger is equipped with an additional section, similar in construction and located coaxially with the first section.EFFECT: reducing the mass of the heat exchanger while increasing its efficiency and reliability.24 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора.The invention relates to heat engineering and can be used in the technique for heating liquid or gaseous media, for example, as a recuperator.

Известен пластинчатый рекуператор (Патент РФ №125321, МПК F28D 9/00, Пластинчатый рекуператор с поверхностями теплообмена типа Френкеля. Опубликован 27.02.2013) с многозаходным трактом, по холодному, и однозаходным трактом, по горячему теплоносителям, содержащий корпус, подводящие и отводящие каналы для обоих теплоносителей, матрицу, с поверхностями теплообмена типа Френкеля, представляющими собой попарно соединенные металлические пластины с копланарным направлением гофр, расположенных на верхней и нижней пластинах каждой пары. При этом, холодный и горячий теплоносители текут в поперечных потоках и холодный теплоноситель имеет больше четырех пересекающихся потоков с горячим теплоносителем, что обеспечивает высокую эффективность теплообмена, приближающуюся к наиболее эффективному теплообмену при противоточном течении потоков теплоносителей.Known plate heat exchanger (RF Patent No. 125321, IPC F28D 9/00, Plate heat exchanger with Frenkel-type heat exchange surfaces. Published on February 27, 2013) with multiple-path, cold and single-pass path, hot heat carrier, comprising a housing, supply and discharge channels for both coolants, the matrix, with Frenkel-type heat transfer surfaces, which are pairwise connected metal plates with the coplanar direction of the corrugations located on the upper and lower plates of each pair. At the same time, cold and hot coolants flow in transverse flows and the cold coolant has more than four intersecting flows with a hot coolant, which ensures high heat exchange efficiency, approaching the most efficient heat transfer with countercurrent flow of coolants.

Такая конструкция не обладает достаточной надежностью из-за необходимости герметизации многих мест подвода и отвода теплоносителя с высоким давлением.This design does not have sufficient reliability due to the need to seal many places of the supply and removal of heat carrier with high pressure.

Известен также пластинчатый теплообменник и способ изготовления пластинчатого теплообменника (Патент РФ №2100733, МПК F28D 9/00, B21D 53/04, Пластинчатый теплообменник и способ изготовления пластинчатого теплообменника. Опубликован 27.12.1997.). Теплообменник содержит корпус с устройствами для подвода и отвода одного теплоносителя, а также пакеты попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин и патрубки подвода и отвода второго теплоносителя, сообщенные с коллекторами, образованными выполненными в пластинах окнами с отбортовками, соединенные стяжными элементами прижимные плиты, между которыми установлен вышеописанный пакет пластин. На пластинах могут быть выполнены дополнительные выштамповки, образующие прямолинейные или зигзагообразные каналы. При изготовлении пластинчатого теплообменника путем штамповки изготавливают идентичные гофрированные пластины с периферийными кромками и окнами с отбортовками, затем пластины попарно жестко соединяют по периферийным кромкам, а образованные при этом теплообменные элементы соединяют между собой отбортовок окон пластин в смежных элементах, присоединяют подводящие и отводящие патрубки и помещают в корпус. Отбортовки окон выполняют с выступающими на 0,3-0,6 мм участками над поверхностью гофр пластин с образованием между периферийными кромками и отбортовками окон наклонной поверхности с углом у основания, равным от 45° до 75°. Пакет пластин стягивают с помощью прижимных плит и стяжных элементов. Периферийные кромки пластин заданной ширины соединяют посредством роликовой контактной сварки или путем аргонно-дуговой сварки, или соединяют пайкой.Also known is a plate heat exchanger and a method of manufacturing a plate heat exchanger (Patent RF №2100733, IPC F28D 9/00, B21D 53/04, Plate heat exchanger and a method of manufacturing a plate heat exchanger. Published 12/27/1997.). The heat exchanger includes a housing with devices for supplying and discharging one coolant, as well as packages of corrugated plates connected in pairs along the peripheral edges and branch pipes for supplying and discharging the second coolant, communicating with collectors formed by the flanged windows made in the plates, connecting plates with clamping elements between which The plate pack described above is installed. On the plates can be performed additional stamping, forming a straight or zigzag channels. In the manufacture of a plate heat exchanger by stamping, identical corrugated plates with peripheral edges and flanged windows are made, then the plates are rigidly connected in pairs along the peripheral edges, and the heat exchange elements formed during this process interconnect the flanges of the window plates in the adjacent elements, attach the supply and discharge pipes and place in the case. The flanging of the windows is performed with protruding 0.3-0.6 mm sections above the surface of the corrugation plates with the formation of an inclined surface between the peripheral edges and flanging of the windows with an angle at the base equal to 45 ° to 75 °. The plate pack is clamped using clamping plates and clamping elements. The peripheral edges of the plates of a given width are connected by means of roller contact welding or by argon-arc welding, or they are joined by soldering.

К недостаткам данного известного теплообменника и способа его изготовления следует отнести большую металлоемкость и низкую эффективность конструкции. Кроме того, подобные теплообменники обладают повышенными напряжениями, возникающими в пластинах, примыкающих к стяжным плитам из-за большой разницы температур, а также увеличение расходов теплоносителей здесь сопряжено с увеличением двух параметров габарита теплообменника, что не всегда приемлемо.The disadvantages of this known heat exchanger and method of its manufacture should be attributed to the high intensity and low design efficiency. In addition, these heat exchangers have increased stresses in the plates adjacent to the clamping plates due to the large temperature difference, and the increase in the flow of heat transfer fluids here is associated with an increase in the two parameters of the heat exchanger, which is not always acceptable.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является известный пластинчатый теплообменник рекуператора газотурбинной установки (Патент США №7,065,873 опубликованный 27.06.2006 - прототип), содержащий цилиндрический наружный корпус, внутренние разделительные кольца, размещенные между ними и опирающиеся на центральное внутреннее разделительное кольцо, идентичные теплообменные элементы в виде конвертов, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам оребренных пластин. Патрубки подвода и отвода внутреннего теплоносителя с большим давлением здесь формируются набором конструктивных элементов, включающим планки, опирающиеся на разделительные кольца. Известен также способ изготовления данного пластинчатого теплообменника, включающий поэтапную вырезку и сборку элементов конструкции, с указанием мест сварки, включающий приварку планок.Closest to the proposed invention to the technical essence is a known plate heat exchanger of the heat exchanger of a gas turbine unit (US Patent No. 7,065,873 published 06/27/2006 - prototype) containing a cylindrical outer case, internal separating rings placed between them and resting on the central internal separating ring, identical heat exchangers elements in the form of envelopes made of pairs of ribbed plates connected in pairs along the peripheral edges of the ribbed plates. The high-pressure internal coolant supply and discharge connections are formed here by a set of structural elements including strips supported on the separating rings. There is also known a method of manufacturing this plate heat exchanger, which includes the gradual cutting and assembly of structural elements, with an indication of the places of welding, including the welding of the strips.

К недостаткам данной конструкции и способа ее изготовления можно отнести большое количество конструктивных элементов и сварных швов, что негативно сказывается на герметичности и прочности теплообменника. Кроме того, использование в районе патрубков подвода и отвода теплоносителя планок с приваркой их аргонно-дуговой сваркой увеличивает металлоемкость и стоимость изделия, а также снижает его эффективность вследствие загромождения проходных сечений окон патрубков. Увеличение расхода горячего (внешнего) теплоносителя здесь сопряжено с увеличением диаметра теплообменника, а увеличение внутреннего, холодного теплоносителя - с длиной теплообменника, что не всегда приемлемо в конструкциях газотурбинных установок. При попытке сохранения длины теплообменника, в таких случаях, сокращается количество поперечных потоков, что приводит к снижению эффективности теплообменника. Фотография вида на патрубок подвода теплоносителя рекуператора Capstone С-30 (по прототипу) представлен на фиг. 1.The disadvantages of this design and method of its manufacture include a large number of structural elements and welds, which adversely affects the tightness and strength of the heat exchanger. In addition, the use in the area of the pipes for supplying and discharging the coolant of the strips with their argon-arc welding increases the metal consumption and the cost of the product, as well as reduces its effectiveness due to blocking of the nozzle window bores. An increase in the flow rate of the hot (external) coolant here is associated with an increase in the diameter of the heat exchanger, and an increase in the internal, cold coolant — with the length of the heat exchanger, which is not always acceptable in gas turbine structures. In an attempt to preserve the length of the heat exchanger, in such cases, the number of transverse flows is reduced, which leads to a decrease in the efficiency of the heat exchanger. A photo of a view of the heat transfer fluid inlet of the Capstone C-30 heat exchanger (as in the prototype) is shown in FIG. one.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение указанных выше недостатков прототипа. Кроме этого, заявляемое изобретение решает задачи уменьшения стоимости и оптимизации массо-габаритной характеристики газотурбинной установки, при использовании стандартного (отработанного, имеющегося) конверта рекуператора.The problem to which the claimed invention is directed, is the elimination of the above disadvantages of the prototype. In addition, the claimed invention solves the problem of reducing the cost and optimizing the mass-dimensional characteristics of a gas turbine installation, using a standard (spent, existing) envelope of the heat exchanger.

Технический результат заключается в реализации высокоэффективного теплообменника повышенного расхода теплоносителей при ограничениях габарита, в уменьшении массы теплообменника, его стоимости, при одновременном увеличении его эффективности и надежности за счет обеспечения герметичности и прочности теплообменника, а также увеличение производительности за счет увеличения расхода воздуха (теплоносителя) через теплообменник.The technical result consists in the implementation of a highly efficient heat exchanger increased flow of coolants with limitations of size, reducing the mass of the heat exchanger, its cost, while increasing its efficiency and reliability by providing tightness and strength of the heat exchanger, as well as increasing performance by increasing air flow (coolant) through heat exchanger.

Технический результат достигается за счет того, что пластинчатый теплообменник содержит первую секцию теплообменника, которая включает цилиндрический наружный корпус, одно центральное и два периферийный разделительных кольца, размещенные между корпусом и кольцами и опирающиеся на центральное разделительное кольцо теплообменные элементы, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин, при этом теплообменные элементы имеют выступающие за периферийную кромку отбортовки, образующие впускные и выпускные коллекторные окна, соединены без зазора с окнами соседних теплообменных элементов и охватываемые разделительными кольцами, причем отбортовки, центральное и периферийные кольца формируют коллекторы подвода и отвода внутреннего теплоносителя, а торцевые части теплообменника выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения между теплообменными элементами внешнего теплоносителя, кроме того, теплообменник содержит дополнительную секцию теплообменника, выполненную аналогично первой секции, причем секции теплообменника расположены в теплообменнике таким образом, чтобы обеспечить параллельное поступление внутреннего теплоносителя в первую и дополнительную секции теплообменника, а также обеспечить к ним параллельную подачу внешнего теплоносителя.The technical result is achieved due to the fact that the plate heat exchanger contains the first section of the heat exchanger, which includes a cylindrical outer casing, one central and two peripheral separating rings placed between the casing and the rings and heat exchanger elements made from pairs connected along peripheral edges corrugated plates, while the heat exchange elements have flanges protruding beyond the peripheral edge, forming inlet and outlet The collector windows are connected without gap with the windows of adjacent heat exchange elements and covered by separating rings, and the flanges, the central and peripheral rings form the collectors for supplying and discharging the internal heat carrier, and the end parts of the heat exchanger are designed to allow the external heat carrier to pass between the heat exchange elements, in addition, the heat exchanger contains an additional section of the heat exchanger, made similar to the first section, and the section of the heat exchanger CENI disposed in the heat exchanger so as to provide parallel internal coolant flow to the first and further heat exchanger section, and also provide them parallel external coolant supply.

Теплообменные элементы примыкают друг к другу по огибающим поверхностям гофр и имеют линейчатую поверхность с эвольвентой направляющей.The heat exchange elements are adjacent to each other along the enveloping surfaces of the corrugations and have a ruled surface with an involute guide.

Гофрированные пластины состоят из по меньшей мере двух вихревых матриц, соединенных продольным гладким каналом и разделенных с помощью внутренних перегородок.Corrugated plates consist of at least two vortex matrices connected by a longitudinal smooth channel and separated by internal partitions.

Перегородки каждого теплообменного элемента выполнены методом штамповки пластин и соединены между собой.Partitions of each heat exchange element are made by stamping plates and interconnected.

При количестве матриц равному больше двух, перегородки и продольные гладкие каналы расположены в шахматном порядке.With the number of matrices equal to more than two, the partitions and longitudinal smooth channels are arranged in a checkerboard pattern.

Соседние гофры матриц каждой пластины теплообменного элемента расположены под углом 20°-90° друг к другу.The adjacent corrugations of the matrices of each plate of the heat exchange element are located at an angle of 20 ° -90 ° to each other.

Ширина кромки и перегородки в местах соединения составляет от 20 толщин пластины.The width of the edges and partitions at the joints is from 20 plate thickness.

Ширина кромки и перегородки в местах соединения составляет предпочтительно от 20 до 40 толщин пластины.The width of the edge and the partition at the joints is preferably from 20 to 40 plate thicknesses.

Вдоль периферийных кромок вблизи гладких каналов установлены соединенные с теплообменными элементами перегородки.Along the peripheral edges near the smooth channels, partitions connected to the heat exchange elements are installed.

Эвольвентные направляющие линейчатых поверхностей теплообменных элементов первой и дополнительной секций имеют разное направление.Involute guides of the ruled surfaces of the heat exchange elements of the first and additional sections have different directions.

Соединение элементов выполнено с помощью сварки или пайки.The elements are connected by welding or soldering.

Дополнительная секция теплообменника расположена коаксиально первой секции с ее внешней стороны, а центральное и оба периферийных разделительных кольца дополнительной секции выполнены за одно целое с цилиндрическим внешним корпусом первой секции теплообменника, причем внешний корпус первой секции внутреннего теплообменника имеет каналы, выполненные с возможностью обеспечения подачи и отвода внутреннего теплоносителя к впускным и выпускным коллекторам дополнительной секции.The additional section of the heat exchanger is located coaxially with the first section from its outer side, and the central and both peripheral separation rings of the additional section are made in one piece with the cylindrical outer case of the first section of the heat exchanger, and the outer case of the first section of the internal heat exchanger has channels configured to provide supply and discharge internal coolant to the intake and exhaust manifolds of the additional section.

Соединение элементов выполнено с помощью сварки или пайки.The elements are connected by welding or soldering.

Технический результат также достигается за счет способа изготовления пластинчатого теплообменника, который заключается в том, что наружные и внутренние гофрированные пластины секции теплообменника изготавливают методом штамповки, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам, а образованные при этом теплообменные элементы соединяют друг с другом с помощью наружного цилиндрического корпуса, двух периферийных и одного центрального разделительных колец, при этом в каждом теплообменном элементе выполняют отбортовки, образующие впускные и выпускные окна, таким образом, что они выступают за периферийную кромку пластин по внутреннему диаметру теплообменника, и торцы центрального кольца, а также по одному торцу периферийных колец выполняют с профилем, повторяющим внешний профиль выпускных окон, в который вставляют поочередно теплообменные элементы, а затем теплообменные элементы соединяют между собой и с кольцами, при этом в теплообменник устанавливают дополнительную секцию теплообменника таким образом, чтобы обеспечить параллельное поступление нагреваемого теплоносителя в первую и дополнительную секции теплообменника, а также параллельную подачу внешнего теплоносителя к первой и дополнительной секции теплообменника.The technical result is also achieved due to the method of manufacturing a plate heat exchanger, which consists in the fact that the outer and inner corrugated plates of the heat exchanger section are made by stamping, and then connected in pairs along peripheral edges, and the heat exchange elements formed during this are connected to each other using an outer cylindrical body, two peripheral and one central separating rings, with flanging in each heat exchanger element forming accelerating and outgoing windows, in such a way that they protrude beyond the peripheral edge of the plates along the internal diameter of the heat exchanger, and the ends of the central ring, as well as one end of the peripheral rings, are performed with a profile that repeats the external profile of the outlet windows into which the heat exchange elements are alternately inserted, and then the heat exchange elements are interconnected and with the rings; in this case, an additional section of the heat exchanger is installed in the heat exchanger in such a way as to ensure parallel supply of the heated heat the carrier in the first and additional sections of the heat exchanger, as well as parallel supply of external heat carrier to the first and additional sections of the heat exchanger.

Разница наружного и внутреннего диаметров разделительных колец в местах соединения с впускными и выпускными окнами составляет от 2,0 до 2,2 мм.The difference between the outer and inner diameters of the separating rings at the joints with the inlet and outlet windows is from 2.0 to 2.2 mm.

Отбортовки выступают за периферийную кромку на величину, составляющую 0,95-1,05 от разницы наружного и внутреннего диаметров разделительных колец в местах соединения с впускными и выпускными окнами.The flanges protrude beyond the peripheral edge by an amount of 0.95-1.05 times the difference between the outer and inner diameters of the separating rings at the junction points with the inlet and outlet ports.

Каждый теплообменный элемент устанавливают на центральном разделительном кольце таким образом, что периферийная кромка соприкасается с цилиндрической поверхностью разделительного кольца.Each heat exchange element is mounted on the central separation ring in such a way that the peripheral edge touches the cylindrical surface of the separation ring.

Гофрированные пластины выполняют имеющими по меньшей мере две вихревые матрицы, соединенные продольным гладким каналом и разделенные с помощью внутренних перегородок.Corrugated plates perform having at least two vortex matrices connected by a longitudinal smooth channel and separated by internal partitions.

Вдоль периферийных кромок вблизи гладких каналов устанавливают соединенные с теплообменными элементами внешние перегородки.External partitions connected to heat exchange elements are installed along the peripheral edges near the smooth channels.

Внешние перегородки изготавливаются с помощью штамповки металлического листа.External partitions are made by stamping a metal sheet.

Внутренние перегородки каждого теплообменного элемента изготавливают методом штамповки и соединяют между собой.The internal partitions of each heat exchange element are made by stamping and interconnected.

По меньше мере одно из соединений осуществляют с помощью сварки.At least one of the compounds is carried out by welding.

Соединение гофрированных пластин по меньшей мере одного теплообменного элемента осуществляют с помощью контактной роликовой сварки.The connection of the corrugated plates of at least one heat exchange element is carried out using the contact roller welding.

Дополнительную секцию теплообменника устанавливают коаксиально первой секции с ее внешней стороны, причем центральное и оба периферийные разделительные кольца дополнительной секции, а также цилиндрический внешний корпус первой секции теплообменника изготавливают в виде одной детали, имеющей каналы, выполненные с возможностью обеспечения подачи и отвода внутреннего теплоносителя к впускным и выпускным коллекторам дополнительной секции.An additional section of the heat exchanger is installed coaxially with the first section from its outer side, and the central and both peripheral separating rings of the additional section, as well as the cylindrical outer case of the first section of the heat exchanger are made as one piece having channels adapted to ensure the supply and removal of the internal heat carrier to the inlet and exhaust manifolds additional section.

Изобретение иллюстрируется фигурами, на которых:The invention is illustrated in the figures, in which:

на фиг. 1 показан вид на патрубок подвода теплоносителя рекуператора Capstone С-30;in fig. 1 shows a view of the coolant supply pipe for the Capstone C-30 heat exchanger;

на фиг. 2 показан общий вид первой секции теплообменника, с частично вскрытым наружным цилиндрическим корпусом;in fig. 2 shows a general view of the first section of the heat exchanger, with a partially opened outer cylindrical body;

на фиг. 3 показаны внутренние разделительные кольца с частично установленными теплообменными элементами - конвертами;in fig. 3 shows internal separating rings with partially installed heat exchange elements - envelopes;

на фиг. 4 показан теплообменный элемент - конверт;in fig. 4 shows a heat exchange element - an envelope;

на фиг. 5 показаны внешние перегородки;in fig. 5 shows external partitions;

на фиг. 6 показан теплообменный элемент со схемами движения теплоносителей;in fig. 6 shows a heat exchange element with coolant flow patterns;

на фиг. 7 показан угол при вершине скрещивания гофр;in fig. 7 shows the angle at the top of the crossing of the corrugations;

на фиг. 8 показан элемент В фиг. 6;in fig. 8 shows element B of FIG. 6;

на фиг. 9 показан элемент А фиг. 3;in fig. 9 shows element A of FIG. 3;

на фиг. 10 показан элемент Б фиг. 4;in fig. 10 shows item B of FIG. four;

на фиг. 11 показан поперечный разрез ГТД с дополнительной секцией теплообменика;in fig. 11 shows a cross-section of a gas turbine engine with an additional heat exchanger section;

на фиг. 12 показан общий вид секций теплообменника, с разным направлением эвольвентных направляющих линейчатых поверхностей теплообменных элементов первой и дополнительной секций.in fig. 12 shows a general view of the heat exchanger sections, with different directions of involute guides of the ruled surfaces of the heat exchange elements of the first and additional sections.

Теплообменник (фиг. 2) состоит из двух секций: первой и дополнительной. При этом, каждая секция состоит из цилиндрического наружного корпуса 1, теплообменных элементов 2, центрального 3 и периферийных 4, 5 разделительных колец (фиг. 3). Теплообменные элементы 2 выполнены из нижней 6 и верхней 7 гофрированных пластин (фиг. 4). Линейчатая поверхность с эвольвентной направляющей пластин 6, 7 имеет штампованный рельеф и состоит из периферийной кромки 8, гофр 9, 10 вихревой матрицы, поперечных перемычек 11 внутренних перегородок, продольных гладких каналов 12 и отбортовок 13, 14, а также коллекторных окон 15, 16.The heat exchanger (Fig. 2) consists of two sections: the first and additional. In this case, each section consists of a cylindrical outer housing 1, heat exchange elements 2, central 3 and peripheral 4, 5 separating rings (Fig. 3). The heat exchange elements 2 are made of lower 6 and upper 7 corrugated plates (Fig. 4). The ruled surface with the involute guide plates 6, 7 has a stamped relief and consists of a peripheral edge 8, a corrugation 9, 10 of the vortex matrix, transverse bridges 11 internal partitions, longitudinal smooth channels 12 and flanges 13, 14, as well as collector ports 15, 16.

Разделительные кольца 3, 4, 5 имеют пазы 17, 18, 19 и 20 (фиг. 3). Имеются также коллекторы подвода 21 и отвода внутреннего и наружного 24 теплоносителей теплообменного элемента 2 (фиг. 2), внешние перегородки 25, 26 (фиг. 5) и бандажные кольца 27 (фиг. 2). Показаны направления течения теплоносителей (фиг. 6) и угол скрещивания гофр 9, 10 нижней 6 и верхней 7 пластины (фиг. 7), показаны внешние перегородки 25, 26 (фиг. 5), их места установки 28, 29 (фиг. 3 и 6) и определяющие размеры (фиг. 6, 7, 8, 9). Эвольвентные направляющие линейчатых поверхностей теплообменных элементов 2, 34 первой и дополнительной секций могут иметь одинаковое или разное (фиг. 12) направление, что обуславливается обеспечением направления потока выхлопных газов.Separating rings 3, 4, 5 have grooves 17, 18, 19 and 20 (Fig. 3). There are also collectors for the inlet 21 and outlet of the internal and external 24 coolants of the heat exchange element 2 (Fig. 2), external partitions 25, 26 (Fig. 5) and retaining rings 27 (Fig. 2). The directions of flow of heat carriers (Fig. 6) and the crossing angle of the corrugations 9, 10 of the lower 6 and upper 7 plates (Fig. 7) are shown, the external partitions 25, 26 (Fig. 5) are shown, their installation locations are 28, 29 (Fig. 3 and 6) and defining dimensions (Fig. 6, 7, 8, 9). The involute guides of the ruled surfaces of the heat exchange elements 2, 34 of the first and additional sections may have the same or different direction (Fig. 12), which is caused by ensuring the direction of exhaust gas flow.

Нижняя 6 и верхняя 7 гофрированные пластины примыкают друг к другу по огибающим поверхностям гофр 9, 10 (фиг. 4, 7) и жестко скреплены между собой, например, сваркой или пайкой по периферийным кромкам 8 и перемычкам внутренних перегородок 11. При этом, в собираемом теплообменном элементе 2 отбортовки 13, 14 формируют коллекторные окна входа 15 и выхода 16 внутреннего теплоносителя (фиг. 4, 10), а внутри теплообменного элемента 2 вместе с гофрами 9, 10 и продольными гладкими каналами 12 сформированы каналы для протекания внутреннего теплоносителя. Теплообменные элементы 2 располагаются между наружным корпусом 1 и разделительными кольцами 3, 4 и 5 (фиг. 2, 3). При этом, теплообменные элементы 2 торцами периферийных кромок 8 опираются на центральное разделительное кольцо 3, примыкают друг к другу по отбортовкам 13, 14 коллекторных окон 15, 16, которые вместе с примыкающими к ним пазами 17, 18, 19 и 20, периферийными 4, 5 и центральным 3 разделительными кольцами формируют коллекторы подвода 21 и отвода внутреннего теплоносителя (фиг. 2, 3, 4). Между теплообменными элементами 2, в районе периферийных кромок 8 со стороны наружного корпуса 1 и центрального разделительного кольца 3 в местах 28, 29 сформированных продольных гладких каналов 12 установлены внешние перегородки 25, 26. Внутренний теплоноситель подводят к коллектору подвода 21, откуда он через коллекторные окна входа 15 проходит внутрь теплообменного элемента 2, где движется, как показано на фиг. 6, по вихревой матрице, сформированной гофрами 9, 10 нижней 6 и верхней 7 пластин. Для равномерного перетекания внутреннего теплоносителя из одной к другой вихревой матрице, которые сформированы между располагаемыми в шахматном порядке внутренними перегородками 11, в районе перепускных окон, выполненных в виде разрывов между перегородками 11 и периферийной кромкой 8, сформированы штамповкой продольные гладкие каналы 12. Угол α при вершине скрещивания гофр 9, 10 пластин 6, 7, как показано на фиг. 6, составляет от 20° до 90°. После вихревых матриц внутренний теплоноситель, по ходу течения, проходит через коллекторное окно выхода 16 к коллектору отвода внутреннего теплоносителя. Для наружного теплоносителя формируется канал вихревой матрицы между соседними теплообменными элементами 2. При этом коллекторы подвода (не показан) и отвода 24 наружного теплоносителя сформированы наружным корпусом 1 и периферийными разделительными кольцами 5 и 4, соответственно. Для устранения перетекания наружного теплоносителя вдоль периферийных кромок 8 в местах 28 и 29 установлены наружные перегородки 25, 26.The lower 6 and upper 7 corrugated plates adjoin each other along the circumflex surfaces of the corrugations 9, 10 (Fig. 4, 7) and are rigidly fastened together, for example, by welding or soldering along the peripheral edges 8 and the lintels of the internal partitions 11. In this case, The assembled heat exchange element 2 of the flange 13, 14 forms the collector windows of the inlet 15 and outlet 16 of the internal coolant (Fig. 4, 10), and inside the heat exchange element 2, along with the corrugations 9, 10 and smooth longitudinal channels 12, channels are formed for the internal coolant to flow. Heat exchange elements 2 are located between the outer casing 1 and the separation rings 3, 4 and 5 (Fig. 2, 3). In this case, the heat exchange elements 2 end of the peripheral edges 8 are based on the Central separating ring 3, adjacent to each other on the flanging 13, 14 of the collector windows 15, 16, which, together with adjacent grooves 17, 18, 19 and 20, peripheral 4, 5 and the central 3 separation rings form the collectors for the inlet 21 and the internal heat transfer (Figs. 2, 3, 4). Between the heat exchange elements 2, in the area of the peripheral edges 8 on the side of the outer casing 1 and the central separating ring 3, external partitions 25, 26 are installed at the points 28, 29 of the formed longitudinal smooth channels 12. The internal heat transfer fluid is supplied to the inlet manifold 21, from where it goes through the collector windows the inlet 15 passes inside the heat exchange element 2, where it moves, as shown in FIG. 6, on the vortex matrix formed by the corrugations 9, 10 of the lower 6 and the upper 7 plates. For a uniform flow of the internal coolant from one to another vortex matrix, which are formed between the internal partitions 11 arranged in a checkerboard pattern, in the area of the overflow windows, made in the form of gaps between the partitions 11 and the peripheral edge 8, the longitudinal smooth channels 12 are formed by punching. the top of the crossing of the corrugations 9, 10 plates 6, 7, as shown in FIG. 6, ranges from 20 ° to 90 °. After the vortex matrices, the internal coolant, in the course of the flow, passes through the collector window of outlet 16 to the collector of the internal coolant outlet. For the external heat carrier, a channel of the vortex matrix is formed between adjacent heat exchanging elements 2. At the same time, the inlet collectors (not shown) and the external heat transfer outlet 24 are formed by the outer case 1 and the peripheral separation rings 5 and 4, respectively. To eliminate the overflow of the external coolant along the peripheral edges 8, in places 28 and 29 external partitions 25, 26 are installed.

С целью повышения производительности теплообменника, его секции расположены таким образом, чтобы обеспечить возможность параллельного подвода внешнего теплоносителя. В частности, это может быть достигнуто путем расположения дополнительной секции коаксиально первой секции с ее внешней стороны. Для снижения массы теплообменника центральное 3 и периферийные 4, 5 разделительные кольца дополнительной секции могут быть выполнены за одно целое с цилиндрическим внешним корпусом 1 первой секции теплообменника. При этом, внешний корпус 1 первой секции теплообменника выполняется таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи и отвода внутреннего теплоносителя к коллекторам подвода 35 и отвода 36 внутреннего теплоносителя дополнительной секции. В частности, возможно выполнение во внешнем корпусе 1 первой секции каналов, которые соединены с помощью трубок 33 и направляющих поток внутреннего теплоносителя окон 32. При изготовлении каждой секции такого пластинчатого теплообменника вначале вырезаются и штампуются пластины 6, 7 с гофрами 9, 10 и периферийными кромками 8, перемычками внутренних перегородок 11 и отбортовками 13, 14 коллекторных окон 15, 16. Изготавливаются цилиндрический наружный корпус 1 с разделительными кольцами 3, 4 и 5. При этом, разделительные кольца 3, 4 и 5 изготавливают с разницей наружного и внутреннего диаметра в местах соединения с отбортовкой 13, 14 коллекторных окон 15, 16 δк равной от 2 мм до 2,2 мм (фиг. 9), а торцы отбортовок 13, 14 в пластинах 6, 7 выполняют с выступанием за торец периферийной кромки на величину Δ равную 0,95-1.05 от величины δк (фиг. 8). Сами стыкуемые торцы центрального разделительного кольца 3 и периферийных разделительных колец 4, 5 выполняют фигурными с пазами 17, 18, 19 и 20 (фиг. 3, 9), которые зеркально повторяют профиль периферийной кромки 8 и отбортовок 13, 14, коллекторных окон 15, 16 (фиг. 7).In order to improve the performance of the heat exchanger, its sections are located in such a way as to ensure the possibility of parallel supply of external coolant. In particular, this can be achieved by locating the additional section coaxially of the first section from its outside. To reduce the mass of the heat exchanger, the central 3 and peripheral 4, 5 separation rings of the additional section can be made in one piece with the cylindrical outer case 1 of the first section of the heat exchanger. In this case, the outer casing 1 of the first section of the heat exchanger is performed in such a way as to ensure the possibility of supply and removal of the internal coolant to the collectors of the supply 35 and discharge 36 of the internal coolant of the additional section. In particular, it is possible to perform the first section of the channels in the outer casing 1, which are connected with the help of tubes 33 and windows 32 that direct the flow of the internal heat carrier. 8, bridges of internal partitions 11 and flanges 13, 14 of collector windows 15, 16. A cylindrical outer case 1 with separation rings 3, 4 and 5 is manufactured. At the same time, separation rings 3, 4 and 5 are made once itsey outer and inner diameters at the connection points with the eyelet 13, 14 of the collector boxes 15, 16 equal to δ 2 mm to 2.2 mm (FIG. 9) and the flange returns ends 13, 14 in the plates 6, 7 is performed for the protrusion the end of the peripheral edge on the value of Δ equal to 0.95-1.05 from the value of δ to (Fig. 8). Themselves joined the ends of the central separation ring 3 and the peripheral separation rings 4, 5 perform figured with grooves 17, 18, 19 and 20 (Fig. 3, 9), which mirror the profile of the peripheral edge 8 and flanging 13, 14, collector windows 15, 16 (Fig. 7).

В процессе изготовления каждой секции теплообменника путем штамповки изготавливают нижние 6 и верхние 7 гофрированные пластины, которые различаются направлением гофр 9, 10 и линейчатой поверхностью с эвольвентной направляющей.In the process of manufacturing each section of the heat exchanger by stamping, the lower 6 and upper 7 corrugated plates are made, which differ in the direction of the corrugations 9, 10 and the linear surface with an involute guide.

Нижнюю 6 и верхнюю 7 пластины жестко скрепляют между собой, например, сваркой или пайкой с помощью роликовой контактной сварки по периферийным кромкам 8 и перемычкам внутренних перегородок 11. При этом, так как при использовании роликовой контактной сварки ширина сварного шва составит не менее 6 толщин пластины, то ширина Θ периферийной кромки 8 и перемычки внутренней перегородки 11 должна составлять 20-40 толщин пластины σ. Это делается с целью экономии материала и обеспечения герметичности и прочности секций теплообменника в частности и теплообменника в целом. Так, в случае использования листа толщиной 0,2 мм, ширина периферийной кромки 8 и перемычки 11 должна быть от 4 до 8 мм.The bottom 6 and top 7 plates are rigidly fastened together, for example, by welding or soldering with the help of roller contact welding along the peripheral edges 8 and bridges of the internal partitions 11. At the same time, since using contact welding, the width of the weld will be at least 6 plate thicknesses then the width of the peripheral edge 8 and the web of the internal partition 11 should be 20-40 plate thicknesses σ. This is done in order to save material and ensure the tightness and strength of the sections of the heat exchanger in particular and the heat exchanger as a whole. So, in the case of using a sheet with a thickness of 0.2 mm, the width of the peripheral edge 8 and lintel 11 should be from 4 to 8 mm.

На верхней пластине 7 теплообменного элемента 2 в районе периферийных кромок 8 со стороны наружного корпуса 1 и центрального разделительного кольца 3, в местах 28, 29 сформированных продольных гладких каналов 12 закрепляются внешние перегородки 25 и 26, по высоте, ширине и толщине равные высоте периферийной кромки, ширине двух высот выштамповки и толщине гофрированной пластины соответственно.On the upper plate 7 of the heat exchange element 2 in the area of the peripheral edges 8 from the outer case 1 and the central separation ring 3, in the places 28, 29 of the formed longitudinal smooth channels 12 external partitions 25 and 26 are fixed, equal in height, width and thickness to the peripheral edge , the width of the two heights of the stamping and the thickness of the corrugated plate, respectively.

Перегородки 25, 26 изготавливаются с помощью штамповки в заданную форму и размер металлического листа, и жестко закрепляются на верхней 7 пластине теплообменного элемента 2, например, с помощью сварки.Partitions 25, 26 are manufactured by stamping into a given shape and size of a metal sheet, and are rigidly fixed to the top 7 plate of the heat exchange element 2, for example, by welding.

Образованные теплообменные элементы 2 располагаются между кольцами 3, 4 и 5, вставляются пазы 17, 18, 19 и 20. При этом, теплообменные элементы 2 торцами периферийных кромок 8 опираются на центральное разделительное кольцо 3, а отбортовки 13, 14 с периферийными кромками 8 соединяют с кольцами 3, 4, 5 пазам 17, 18, 19 и 20. Данное соединение также может осуществляться с помощью сварки. Кроме того, сваркой могут соединяться торцы отбортовок 13, 14 соседних теплообменных элементов 2 коллекторных окон 15, 16. После завершения полного набора теплообменных элементов 2 с внешними перегородками 25, 26, на собранный набор надевается цилиндрический наружный корпус 1. Для удобства, перед установкой наружного корпуса 1, снаружи теплообменные элементы 2 охватывается бандажными кольцами 27 (фиг. 2), препятствующими разъединению верхней 7 и нижней 6 пластин.Formed heat exchange elements 2 are located between the rings 3, 4 and 5, the grooves 17, 18, 19 and 20 are inserted. In this case, the heat exchange elements 2 with the ends of the peripheral edges 8 rest on the central separating ring 3, and the flanges 13, 14 connect with the peripheral edges 8 with rings 3, 4, 5 grooves 17, 18, 19 and 20. This connection can also be carried out by welding. In addition, the ends of flanging 13, 14 of adjacent heat exchange elements 2 of collector windows 15, 16 can be connected by welding. After completing the complete set of heat exchange elements 2 with external partitions 25, 26, a cylindrical outer case 1 is put on the assembled set. For convenience, before installing the outer the housing 1, the outside of the heat exchange elements 2 is covered by retaining rings 27 (Fig. 2), preventing the separation of the upper 7 and lower 6 plates.

Теплообменник работает следующим образом. Для примера рассмотрим его в качестве рекуператора газотурбинного двигателя (ГТД), используемого для утилизации тепла выхлопных газов. Нагреваемый теплоноситель, например, воздух из компрессора 30 ГТД, подводится к коллектору 21 подвода внутреннего теплоносителя первой секции и через направляющие поток воздуха окна 32 по трубкам 33 к коллектору 35 подвода дополнительной секции и через соответствующие коллекторные окна 15 поступает внутрь теплообменных элементов 2, 34 каждой секции, где воздух, двигаясь по вихревой матрице, сформированной штампованными гофрами 9, 10 пластин 6, 7 нагревается теплом, передаваемым через пластины 6, 7 выхлопных газов двигателя, которые поступают из турбины 31 к коллекторам подвода внешнего теплоносителя и перемещаются к коллекторам отвода 24 внешнего теплоносителя по вихревой матрице, сформированной гофрами 9, 10 смежных теплообменных элементов 2.The heat exchanger operates as follows. For example, consider it as a heat exchanger for a gas turbine engine (GTE) used to recover exhaust heat. The heated coolant, for example, air from the compressor 30 of the CCD, is supplied to the collector 21 for supplying the internal coolant of the first section and through the air flow guides of the window 32 through the tubes 33 to the collector 35 for supplying the additional section and through the corresponding collector windows 15 flows into sections, where the air, moving along the vortex matrix formed by extruded corrugations 9, 10 of the plates 6, 7, is heated by heat transmitted through the plates 6, 7 of the engine exhaust gases coming from the tour Bins 31 to collectors for supplying external coolant and move to the collectors of the outlet 24 of the external coolant on a vortex matrix formed by corrugations 9, 10 adjacent heat exchange elements 2.

Взаимное течение нагреваемого внутреннего теплоносителя - воздуха и отдающих тепло выхлопных газов - перекрестное, как показано на фиг. 4. Причем, направление поперечного перемещение воздуха также чередуется встречным (обратным) течением с разворотом на 180 градусов. Перетекание воздуха из одной вихревой матрицы в другую - обратного течения, происходит через коллекторные окна с примыкающими к ним продольными гладкими каналами 12, сформированными штамповками. Выход воздуха из теплообменного элемента 2 осуществляется через коллекторные окна 16. В дальнейшем, нагретый воздух из теплообменника, через коллектор отвода внутреннего теплоносителя (не показан) подводится к камере сгорания ГТД для дальнейшего нагрева при сжигании топлива.The mutual flow of the heated internal coolant — air and heat exhaust gases — is cross-flow, as shown in FIG. 4. Moreover, the direction of transverse movement of air also alternates with a counter (reverse) current with a turn of 180 degrees. The flow of air from one vortex matrix to another - reverse flow occurs through the collector window with adjacent longitudinal smooth channels 12 formed by forgings. The air outlet from the heat exchange element 2 is carried out through the collector windows 16. Subsequently, the heated air from the heat exchanger, through the collector of the internal heat carrier (not shown), is supplied to the GTE combustion chamber for further heating during fuel combustion.

Применение вихревой матрицы, формируемой гофрами 9, 10 пластин 6, 7 и смежными теплообменными элементами 2 с углами α от 20°до 90° при вершине скрещивания гофр 9, 10, как показано на фиг.6, позволяет перекачивать в вихревой матрице выхлопные газы и воздух с низкими гидравлическими сопротивлениями и высокой эффективностью теплоотдачи. При этом, формирование между вихревыми матрицами внутреннего теплоносителя перепускных каналов с примыкающими продольными гладкими каналами 12 обеспечивает максимально равномерное заполнение внутренним теплоносителем вихревых матриц, при протекании теплоносителя по схеме «перекрестного противотока». Способ формирования теплообменных элементов 2, их фиксация пазах 17, 18, 19 и 20 центрального 3 и периферийных 4, 5 внутренних разделительных колец и соединение отбортовок 13, 14 соседних теплообменных элементов 2 коллекторных окон 15, 16 между собой сваркой позволяют обеспечить достаточную жесткость конструкции и использовать внутренний теплоноситель с большим давлением. Применение двух отдельных секций, расположение которых обеспечивает возможность параллельной подачи в них внешнего теплоносителя позволяет повысить производительность теплообменника за счет увеличения расхода воздуха, проходящего через него при сохранении его прочности. В случае применения только одной секции большего размера, повышение производительности возможно, однако это неизбежно приводит к снижению прочности и надежности теплообменника. Кроме того, применение двух отдельных секций, установленных коаксиально, позволяет уменьшить диаметр теплообменника приблизительно в два раза по сравнению с теплообменником, имеющим одну секцию, рассчитанную на такую же производительность, как и теплообменник, имеющий две секции. Таким образом, применение двух отдельных секций позволяет уменьшить массу теплообменника и установки, содержащий такой теплообменник, в целом. При этом, соотношение потока нагреваемого теплоносителя, проходящего в первой секции и в дополнительной секции, может находиться в соотношении 3 к 7.The use of the vortex matrix formed by the corrugations 9, 10 of the plates 6, 7 and adjacent heat exchange elements 2 with angles α from 20 ° to 90 ° at the top of the crossing of the corrugations 9, 10, as shown in Fig.6, allows exhaust gases to be pumped into the vortex matrix and air with low hydraulic resistance and high heat transfer efficiency. At the same time, the formation of overflow channels with adjacent longitudinal smooth channels 12 between the vortex matrices of the internal heat carrier provides the most uniform filling of the internal heat carrier of the vortex matrices during the flow of the heat carrier according to the “cross countercurrent” scheme. The method of forming heat exchange elements 2, fixing them with grooves 17, 18, 19 and 20 of central 3 and peripheral 4, 5 internal separating rings and connecting flanges 13, 14 of adjacent heat exchange elements 2 of collector windows 15, 16 with each other by welding ensure sufficient rigidity of the structure and use internal coolant with high pressure. The use of two separate sections, the location of which provides the possibility of parallel supply of external heat carrier to them, allows to increase the performance of the heat exchanger by increasing the flow of air passing through it while maintaining its strength. If only one larger section is used, an increase in productivity is possible, but this inevitably leads to a decrease in the strength and reliability of the heat exchanger. In addition, the use of two separate sections, installed coaxially, allows to reduce the diameter of the heat exchanger approximately two times compared with a heat exchanger having one section, designed for the same capacity as the heat exchanger having two sections. Thus, the use of two separate sections allows you to reduce the mass of the heat exchanger and the installation containing such a heat exchanger, as a whole. In this case, the ratio of the flow of the heated coolant passing in the first section and in the additional section may be in the ratio of 3 to 7.

Укладка теплообменных элементов 2 по эвольвенте, совместно с внешними перегородками 25, 26 обеспечивают сохранение течения наружного теплоносителя вдоль теплопередающей поверхности при различных тепловых расширениях элементов конструкции, исключая паразитное течение теплоносителя вдоль периферийных кромок 8.Laying of heat exchange elements 2 in involute, together with external partitions 25, 26, maintains the flow of external coolant along the heat transfer surface with different thermal expansions of structural elements, excluding parasitic flow of coolant along the peripheral edges 8.

Указанные диапазоны значений обусловлены тем, что при выходе за минимальное значение надежность соединений снижается, а выход за максимальное значение - не оправдан с точки зрения увеличения габаритов.The specified ranges of values are due to the fact that when going beyond the minimum value, the reliability of connections decreases, and going beyond the maximum value is not justified in terms of increasing dimensions.

Размеры внутри диапазонов выбирают, например, исходя из необходимого запаса прочности соединений в зависимости от давлений теплоносителей.Dimensions within the ranges are chosen, for example, on the basis of the required safety factor of the joints, depending on the pressure of the heat transfer media.

Claims (24)

1. Пластинчатый теплообменник, содержащий первую секцию теплообменника, которая включает цилиндрический наружный корпус, одно центральное и два периферийных разделительных кольца, размещенные между корпусом и кольцами и опирающиеся на центральное разделительное кольцо теплообменные элементы, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин, отличающийся тем, что теплообменные элементы имеют выступающие за периферийную кромку отбортовки, образующие впускные и выпускные коллекторные окна, соединенные без зазора с окнами соседних теплообменных элементов и охватываемые разделительными кольцами, причем отбортовки, центральное и периферийные кольца формируют коллекторы подвода и отвода внутреннего теплоносителя, а торцевые части теплообменника выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения между теплообменными элементами внешнего теплоносителя, кроме того, теплообменник содержит дополнительную секцию теплообменника, выполненную аналогично первой секции, причем секции теплообменника расположены в теплообменнике таким образом, чтобы обеспечить параллельное поступление внутреннего теплоносителя в первую и дополнительную секции теплообменника, а также обеспечить к ним параллельную подачу внешнего теплоносителя.1. A plate heat exchanger containing the first section of the heat exchanger, which includes a cylindrical outer casing, one central and two peripheral separation rings, placed between the casing and the rings and heat exchanger elements, which are made of pairs of corrugated plates connected in pairs along the peripheral edges of the corrugated plates, differing in that the heat exchange elements have flanges protruding beyond the peripheral edge, forming inlet and exhaust manifold windows, are connected without a gap with windows of adjacent heat exchange elements and covered by separating rings, the flanges, the central and peripheral rings form the collectors for supplying and discharging the internal heat carrier, and the end parts of the heat exchanger are made in such a way as to ensure the passage between the heat exchange elements of the external heat carrier, in addition, the heat exchanger contains additional section of the heat exchanger, made similar to the first section, and the section of the heat exchanger are located in the heat exchanger ike in such a way as to ensure parallel supply of the internal coolant to the first and additional sections of the heat exchanger, as well as to ensure parallel supply of the external coolant to them. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что теплообменные элементы примыкают друг к другу по огибающим поверхностям гофр и имеют линейчатую поверхность с эвольвентной направляющей.2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange elements are adjacent to each other along the enveloping surfaces of the corrugations and have a ruled surface with an involute guide. 3. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что гофрированные пластины состоят из по меньшей мере двух вихревых матриц, соединенных продольным гладким каналом и разделенных с помощью внутренних перегородок.3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the corrugated plates consist of at least two vortex matrices connected by a longitudinal smooth channel and separated by internal partitions. 4. Теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что перегородки каждого теплообменного элемента выполнены методом штамповки пластин и соединены между собой.4. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that the partitions of each heat exchange element are made by stamping plates and interconnected. 5. Теплообменник по п. 4, отличающийся тем, что при количестве матриц, равном больше двух, перегородки и продольные гладкие каналы расположены в шахматном порядке.5. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that when the number of matrices equal to more than two, the partitions and longitudinal smooth channels are arranged in a staggered pattern. 6. Теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что соседние гофры матриц каждой пластины теплообменного элемента расположены под углом 20-90° друг к другу.6. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that adjacent corrugations of the matrices of each plate of the heat exchange element are located at an angle of 20-90 ° to each other. 7. Теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что ширина кромки и перегородки в местах соединения составляет от 20 толщин пластины.7. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that the width of the edge and the partition at the joints is 20 times the thickness of the plate. 8. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что ширина кромки и перегородки в местах соединения составляет предпочтительно от 20 до 40 толщин пластины.8. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that the width of the edge and the partition in the joints is preferably from 20 to 40 plate thicknesses. 9. Теплообменник по п. 3, отличающийся тем, что вдоль периферийных кромок вблизи гладких каналов установлены соединенные с теплообменными элементами перегородки.9. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that partitions connected to the heat exchange elements are installed along the peripheral edges near the smooth channels. 10. Теплообменник по п. 2, отличающийся тем, что эвольвентные направляющие линейчатых поверхностей теплообменных элементов первой и дополнительной секций имеют разное направление.10. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the involute guides of the ruled surfaces of the heat exchange elements of the first and additional sections have a different direction. 11. Теплообменник по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединение элементов выполнено с помощью сварки или пайки.11. Heat exchanger according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the connection of the elements is made by welding or soldering. 12. Теплообменник по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что дополнительная секция теплообменника расположена коаксиально первой секции с ее внешней стороны, а центральное и оба периферийных разделительных кольца дополнительной секции выполнены за одно целое с цилиндрическим внешним корпусом первой секции теплообменника, причем внешний корпус первой секции внутреннего теплообменника имеет каналы, выполненные с возможностью обеспечения подачи и отвода внутреннего теплоносителя к впускным и выпускным коллекторам дополнительной секции.12. The heat exchanger according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that the additional section of the heat exchanger is located coaxially with the first section from its outer side, and the central and both peripheral separation rings of the additional section are made in one piece with the cylindrical outer case of the first section of the heat exchanger, and the outer case of the first section of the internal heat exchanger has channels , made with the possibility of supplying and discharging the internal coolant to the inlet and exhaust manifolds of the additional section. 13. Теплообменник по п. 12, отличающийся тем, что соединение элементов выполнено с помощью сварки или пайки.13. The heat exchanger according to claim 12, characterized in that the connection of the elements is made by welding or soldering. 14. Способ изготовления пластинчатого теплообменника, заключающийся в том, что наружные и внутренние гофрированные пластины секции теплообменника изготавливают методом штамповки, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам, а образованные при этом теплообменные элементы соединяют друг с другом с помощью наружного цилиндрического корпуса, двух периферийных и одного центрального разделительных колец, отличающийся тем, что в каждом теплообменном элементе выполняют отбортовки, образующие впускные и выпускные окна, таким образом, что они выступают за периферийную кромку пластин по внутреннему диаметру теплообменника, и торцы центрального кольца, а также по одному торцу периферийных колец выполняют с профилем, повторяющим внешний профиль выпускных окон, в который вставляют поочередно теплообменные элементы, а затем теплообменные элементы соединяют между собой и с кольцами, при этом в теплообменник устанавливают дополнительную секцию теплообменника таким образом, чтобы обеспечить параллельное поступление нагреваемого теплоносителя в первую и дополнительную секции теплообменника, а также параллельную подачу внешнего теплоносителя к первой и дополнительной секции теплообменника.14. A method of manufacturing a plate heat exchanger, which consists in the fact that the outer and inner corrugated plates of the heat exchanger section are made by stamping and then connected in pairs along peripheral edges, and the heat exchange elements formed during this are connected to each other using an outer cylindrical body, two peripheral and one central separating rings, characterized in that flanges are made in each heat exchange element, forming inlet and outlet windows, thus, They protrude beyond the peripheral edge of the plates along the internal diameter of the heat exchanger, and the ends of the central ring, as well as one end of the peripheral rings, are made with a profile that repeats the external profile of the exhaust ports, into which heat exchange elements are alternately inserted, and then the heat exchange elements are interconnected and rings, while in the heat exchanger install an additional section of the heat exchanger in such a way as to ensure parallel flow of the heated coolant in the first and additional seconds heat exchanger, as well as parallel supply of external coolant to the first and additional sections of the heat exchanger. 15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что разница наружного и внутреннего диаметров разделительных колец в местах соединения с впускными и выпускными окнами составляет от 2,0 до 2,2 мм.15. The method according to p. 14, characterized in that the difference between the outer and inner diameters of the separating rings at the points of connection with the inlet and exhaust ports is from 2.0 to 2.2 mm. 16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что отбортовки выступают за периферийную кромку на величину, составляющую 0,95-1,05 от разницы наружного и внутреннего диаметров разделительных колец в местах соединения с впускными и выпускными окнами.16. The method according to p. 15, characterized in that the flanges protrude beyond the peripheral edge by an amount of 0.95-1.05 from the difference between the outer and inner diameters of the separating rings at the junction points with the inlet and exhaust ports. 17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что каждый теплообменный элемент устанавливают на центральном разделительном кольце таким образом, что периферийная кромка соприкасается с цилиндрической поверхностью разделительного кольца.17. The method according to p. 14, characterized in that each heat exchange element is installed on the Central separation ring so that the peripheral edge in contact with the cylindrical surface of the separation ring. 18. Способ по п. 14, отличающийся тем, что гофрированные пластины выполняют имеющими по меньшей мере две вихревые матрицы, соединенные продольным гладким каналом и разделенные с помощью внутренних перегородок.18. The method according to p. 14, characterized in that the corrugated plates perform having at least two vortex matrices connected by a longitudinal smooth channel and separated by means of internal partitions. 19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что вдоль периферийных кромок вблизи гладких каналов устанавливают соединенные с теплообменными элементами внешние перегородки.19. The method according to p. 18, characterized in that along the peripheral edges near the smooth channels establish external partitions connected to the heat exchange elements. 20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что внешние перегородки изготавливаются с помощью штамповки металлического листа.20. The method according to p. 19, characterized in that the external partitions are made by stamping a metal sheet. 21. Способ по п. 18, отличающийся тем, что внутренние перегородки каждого теплообменного элемента изготавливают методом штамповки и соединяют между собой.21. The method according to p. 18, characterized in that the internal partitions of each heat exchange element is made by stamping and interconnected. 22. Способ по любому из пп. 14-21, отличающийся тем, что по меньше мере одно из соединений осуществляют с помощью сварки.22. A method according to any one of claims. 14-21, characterized in that at least one of the compounds is carried out by welding. 23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что соединение гофрированных пластин по меньшей мере одного теплообменного элемента осуществляют с помощью контактной роликовой сварки.23. The method according to p. 22, characterized in that the connection of the corrugated plates of at least one heat exchange element is carried out using the contact roller welding. 24. Способ по п. 14, отличающийся тем, что дополнительную секцию теплообменника устанавливают коаксиально первой секции с ее внешней стороны, причем центральное и оба периферийных разделительных кольца дополнительной секции, а также цилиндрический внешний корпус первой секции теплообменника изготавливают в виде одной детали, имеющей каналы, выполненные с возможностью обеспечения подачи и отвода внутреннего теплоносителя к впускным и выпускным коллекторам дополнительной секции.24. The method according to p. 14, characterized in that the additional section of the heat exchanger is installed coaxially with the first section from its outer side, and the central and both peripheral separation rings of the additional section, as well as the cylindrical outer case of the first section of the heat exchanger are made as one piece with channels , made with the possibility of supplying and discharging the internal coolant to the inlet and exhaust manifolds of the additional section.
RU2018115789A 2018-04-27 2018-04-27 Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method RU2686134C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115789A RU2686134C1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115789A RU2686134C1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2686134C1 true RU2686134C1 (en) 2019-04-24

Family

ID=66314777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018115789A RU2686134C1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2686134C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201866U1 (en) * 2020-09-14 2021-01-18 Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация Акционерной Компании "Электросевкавмонтаж" WELDED PLATE HEAT EXCHANGER PLATE
RU2770347C1 (en) * 2021-10-28 2022-04-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Recuperative heat exchanger and method for its manufacture
RU2819324C1 (en) * 2024-01-10 2024-05-17 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Самарский Национальный Исследовательский Университет Имени Академика С.П. Королева" (Самарский Университет) Plate heat exchanger with helical turbulators for gas turbine plant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3001568A1 (en) * 1980-01-17 1981-07-23 Wilhelm Gebhardt Gmbh, 7112 Waldenburg Plate type chamber heat exchanger - has C=shaped plate with two opposite edges bent to same side, while abutting edges are bent to opposite sides
RU2100733C1 (en) * 1996-03-29 1997-12-27 Алексей Иванович Худяков Plate-type heat exchanger and method for its manufacture
US7065873B2 (en) * 2003-10-28 2006-06-27 Capstone Turbine Corporation Recuperator assembly and procedures
RU125321U1 (en) * 2012-09-05 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) PLATE RECOVERATOR WITH SURFACES OF FRENKEL TYPE EXCHANGE TRANSFER
CN102562308B (en) * 2011-12-15 2015-09-23 西安远航真空钎焊技术有限公司 A kind of small efficient heat regenerator and manufacture method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3001568A1 (en) * 1980-01-17 1981-07-23 Wilhelm Gebhardt Gmbh, 7112 Waldenburg Plate type chamber heat exchanger - has C=shaped plate with two opposite edges bent to same side, while abutting edges are bent to opposite sides
RU2100733C1 (en) * 1996-03-29 1997-12-27 Алексей Иванович Худяков Plate-type heat exchanger and method for its manufacture
US7065873B2 (en) * 2003-10-28 2006-06-27 Capstone Turbine Corporation Recuperator assembly and procedures
CN102562308B (en) * 2011-12-15 2015-09-23 西安远航真空钎焊技术有限公司 A kind of small efficient heat regenerator and manufacture method thereof
RU125321U1 (en) * 2012-09-05 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) PLATE RECOVERATOR WITH SURFACES OF FRENKEL TYPE EXCHANGE TRANSFER

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201866U1 (en) * 2020-09-14 2021-01-18 Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация Акционерной Компании "Электросевкавмонтаж" WELDED PLATE HEAT EXCHANGER PLATE
RU2770347C1 (en) * 2021-10-28 2022-04-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Recuperative heat exchanger and method for its manufacture
RU2819324C1 (en) * 2024-01-10 2024-05-17 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Самарский Национальный Исследовательский Университет Имени Академика С.П. Королева" (Самарский Университет) Plate heat exchanger with helical turbulators for gas turbine plant
RU2819325C1 (en) * 2024-01-10 2024-05-17 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Самарский Национальный Исследовательский Университет Имени Академика С.П. Королева" (Самарский Университет) Plate heat exchanger with header for separation of hot and cold heat carrier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8028410B2 (en) Gas turbine regenerator apparatus and method of manufacture
EP2767788B1 (en) Multi-fluid heat exchanger
US4343355A (en) Low stress heat exchanger and method of making the same
US20100025024A1 (en) Heat exchanger and method
KR102299274B1 (en) Plate heat exchanger and method for manufacturing a plate heat exchanger
EP0530181A1 (en) Circular heat exchanger.
RU2100733C1 (en) Plate-type heat exchanger and method for its manufacture
US10436156B2 (en) Air fin for a heat exchanger, and method of making the same
RU2686134C1 (en) Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method
EP0530188A1 (en) Circular heat exchanger having uniform cross-sectional area throughout the passages therein.
RU2659677C1 (en) Plate heat exchanger and the plate heat exchanger manufacturing method
RU2700213C1 (en) Plate heat exchanger and method of plate heat exchanger manufacturing
WO1981002060A1 (en) Low stress heat exchanger and method of making the same
US20070235174A1 (en) Heat exchanger
CN110230935B (en) Strong heat adaptability plate-fin heat exchanger core body with flexible structure
US6289978B1 (en) Coiled heat exchanger and a method for making a coiled heat exchanger
EP1938037A1 (en) Plate heat exchanger and method for constructing pressure-proof plate heat exchanger
KR101897927B1 (en) The plate heat exchanger of welding type for high pressure condition
KR20080006795A (en) Heat-transfer plate for heat exchanger
US20060060335A1 (en) Heat exchanger with compound plates
JP4284727B2 (en) Heat exchanger
EP3470762A1 (en) Plate-type heat exchanger
CN113624040B (en) Spiral plate type heat exchanger and manufacturing process
US20210018276A1 (en) Tube for a heat exchanger, and method of making the same
RU2181186C1 (en) Counter-current plate heat exchanger