RU2711860C1 - Membrane heat exchanger - Google Patents

Membrane heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2711860C1
RU2711860C1 RU2019109865A RU2019109865A RU2711860C1 RU 2711860 C1 RU2711860 C1 RU 2711860C1 RU 2019109865 A RU2019109865 A RU 2019109865A RU 2019109865 A RU2019109865 A RU 2019109865A RU 2711860 C1 RU2711860 C1 RU 2711860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
membrane
heat exchanger
heat exchange
sheet
exchange membrane
Prior art date
Application number
RU2019109865A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Зольников
Original Assignee
Александр Николаевич Зольников
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 Александр Николаевич Зольников filed Critical Александр Николаевич Зольников
Priority to RU2019109865A priority Critical patent/RU2711860C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2711860C1 publication Critical patent/RU2711860C1/en
Priority to PCT/RU2020/000169 priority patent/WO2020204759A2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-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
    • F28D9/0025—Heat-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 conduits being formed by zig-zag bend plates

Landscapes

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

Abstract

FIELD: ventilation and air conditioning.SUBSTANCE: invention is intended for use in supply and exhaust ventilation systems of residential and industrial buildings. Diaphragm heat exchanger comprises a heat exchange membrane made of a thin-wall zigzag-shaped sheet to form ribs perpendicular to the long side of the sheet. Heat exchange membrane is installed in fixing cartridge so that membrane ends are sealed, and in opposite sides of holder there are slots for air passage.EFFECT: higher efficiency of heat transfer.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение предназначено к использованию в приточно-вытяжных вентиляционных системах жилых и производственных зданий, помещений, животноводческих комплексов и других изолированных мест нахождения людей и животных с целью экономии расходов на обогрев и охлаждение помещений.The invention is intended for use in the supply and exhaust ventilation systems of residential and industrial buildings, premises, livestock complexes and other isolated locations of people and animals in order to save costs for heating and cooling the premises.

Существующие известные функционально аналогичные устройства представлены в основном пластинчатыми теплообменниками, в которых используются те же принципы передачи тепловой энергии.Existing known functionally similar devices are represented mainly by plate heat exchangers, which use the same principles of heat transfer.

Пластинчатые теплообменники изготавливаются из отдельных пластин, расположенных в параллельных плоскостях и соединенных в сборку при помощи замков либо герметика. При этом создается множество перемежающихся полостей, половина из которых соединяется с входящим потоком, а другая половина с исходящим. Направление потоков воздуха в пластинчатых теплообменниках равно 90°.Plate heat exchangers are made of separate plates located in parallel planes and connected to the assembly using locks or sealant. This creates a lot of intermittent cavities, half of which are connected to the incoming stream, and the other half to the outgoing. The direction of air flow in plate heat exchangers is 90 °.

Известен пластинчатый теплообменник, который содержит пакет теплообменных пластин с ребрами жесткости, играющими роль дистанцирующих (разделяющих соседние пластины) вставок, внутренние полости которых заполняются герметиком, при этом ребра жесткости соседних пластин расположены перпендикулярно относительно друг к другу, что обеспечивает жесткость сборки и направление потоков под углом 90° [RU 2254532 С1, МПК7 F28D 9/00, опубл. 2005],Known plate heat exchanger, which contains a package of heat exchanger plates with stiffeners, playing the role of spacing (separating adjacent plates) inserts, the internal cavities of which are filled with sealant, while the stiffeners of adjacent plates are perpendicular to each other, which ensures assembly rigidity and flow direction under angle of 90 ° [RU 2254532 C1, IPC7 F28D 9/00, publ. 2005],

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании изобретения, заключается в создании теплообменника, параметры и характеристики которого удовлетворяют заданным требованиям.The technical problem, the solution of which is provided by using the invention, is to create a heat exchanger, the parameters and characteristics of which satisfy the given requirements.

Технический результат - повышение эффективности передачи тепла достигается за счет значительной площади соприкосновения поверхностей мембраны с потоками воздуха при небольшом объеме теплообменного устройства.EFFECT: increased heat transfer efficiency is achieved due to a significant area of contact between the membrane surfaces and air flows with a small volume of a heat exchanger.

Указанный технический результат достигается тем, что мембранный теплообменник содержит картридж с теплообменной мембраной и фиксирующую ее обойму, при этом теплообменная мембрана имеет форму сложенного гармошкой тонкостенного листа с образованием ребер, перпендикулярных длинной стороне листа, торцы мембраны герметизированы таким образом, что образуются две разделенные мембранной полости, а в противоположных сторонах обоймы выполнены щели для пропуска воздуха.The indicated technical result is achieved in that the membrane heat exchanger contains a cartridge with a heat exchange membrane and a retaining clip thereof, while the heat exchange membrane has the shape of a thin-walled sheet folded with an accordion with the formation of ribs perpendicular to the long side of the sheet, the ends of the membrane are sealed so that two separated membrane cavities are formed , and slots for passing air are made on opposite sides of the cage.

Новизна устройства заключается в способе изготовления теплообменной мембраны, ее форме, конструкции картриджа теплообменника, а также в компоновке элементов мембранного теплообменника.The novelty of the device lies in the method of manufacturing the heat transfer membrane, its shape, the design of the heat exchanger cartridge, and also in the layout of the elements of the membrane heat exchanger.

В отличие от пластинчатых теплообменников мембрана изготавливается из единого прямоугольного листа материала поочередными встречными загибами листа под углом 180°. В результате лист приобретает зигзагообразную форму и служит основной деталью теплообменного картриджа. Расстояние между соседними загибами формирует глубину, высота загиба - высоту, а толщина ребер и их количество - ширину картриджа. Торцы мембраны герметизируются двумя торцовыми накладками, после чего образуются две разделенные мембраной полости, в которые с противоположных направлений подаются потоки воздуха (приточный и вытяжной), что способствует более эффективной передаче тепла, чем при направлении потоков под углом 90°.Unlike plate heat exchangers, the membrane is made of a single rectangular sheet of material with alternating on-the-other bends of the sheet at an angle of 180 °. As a result, the sheet acquires a zigzag shape and serves as the main part of the heat exchange cartridge. The distance between adjacent bends forms the depth, the height of the bend - the height, and the thickness of the ribs and their number - the width of the cartridge. The ends of the membrane are sealed with two end plates, after which two cavities separated by the membrane are formed, into which air flows (supply and exhaust) are supplied from opposite directions, which contributes to more efficient heat transfer than when the flows are directed at an angle of 90 °.

Таким образом, предлагаемая конструкция мембранного теплообменника, отличается увеличенным КПД за счет направления потоков под углом 180°, а также простотой сборки, уменьшением количества технологических операций при производстве и соответственно меньшей себестоимостью и большей доступностью для потребителей.Thus, the proposed design of the membrane heat exchanger is characterized by increased efficiency due to the direction of flows at an angle of 180 °, as well as ease of assembly, reduction in the number of technological operations in production and, accordingly, lower cost and greater accessibility for consumers.

На фиг. 1 представлена схема изготовления теплообменной мембраны.In FIG. 1 shows a manufacturing diagram of a heat exchange membrane.

На фиг. 2 представлена схема сборки картриджа теплообменника.In FIG. 2 shows the assembly diagram of a heat exchanger cartridge.

На фиг. 3 схематично показана устройство мембранного теплообменника, теплообменная мембрана условно показана линией, стрелками показаны направления потоков воздуха.In FIG. 3 schematically shows the structure of a membrane heat exchanger, the heat exchange membrane is conventionally shown by a line, the arrows show the directions of air flows.

Устройство состоит из сменного картриджа и корпуса.The device consists of a replaceable cartridge and a housing.

Мембранный теплообменник включает картридж с теплообменной мембраной 1 и фиксирующей ее обоймой 2. Теплообменная мембрана 1 имеет форму сложенного гармошкой тонкостенного листа 3, например, металла либо другого сходного по прочности и теплопроводности материала. Теплообменную мембрану 1 изготавливают следующим образом: тонкостенный лист 1 загибают то в одну, то в другую сторону под углом 180°, образуя ребра 4, перпендикулярные длинной стороне листа (фиг. 1). После окончания процесса сгибания торцы сборки 5, образованные краями загнутого листа 3 мембраны 1, герметизируют. Мембрана 1 изготовлена из воздухо-влагонепроницаемого материала, имеющего хорошую теплопроводность, например, из прямоугольного листа алюминиевого сплава толщиной 0,2-0,5 мм. Расстояние между загибами, образующими ребра 4, толщину ребер, ширину, длину и толщину листа 3, а также сам материал для изготовления мембраны 1 подбирают в зависимости от требований к производительности, КПД устройства и себестоимости.The membrane heat exchanger includes a cartridge with a heat exchange membrane 1 and its holder 2. The heat exchange membrane 1 has the form of an accordion-folded thin-walled sheet 3, for example, metal or another material with similar strength and thermal conductivity. The heat exchange membrane 1 is made as follows: the thin-walled sheet 1 is bent to one side or the other at an angle of 180 °, forming ribs 4 perpendicular to the long side of the sheet (Fig. 1). After the bending process is completed, the ends of the assembly 5 formed by the edges of the folded sheet 3 of the membrane 1 are sealed. The membrane 1 is made of an air-impermeable material having good thermal conductivity, for example, from a rectangular sheet of aluminum alloy with a thickness of 0.2-0.5 mm. The distance between the bends forming the ribs 4, the thickness of the ribs, the width, length and thickness of the sheet 3, as well as the material for the manufacture of the membrane 1 is selected depending on the requirements for productivity, efficiency of the device and cost.

Изготовленную мембрану 1 помещают в фиксирующую ее обойму 2. На фиг. 2 показана схема сборки картриджа теплообменника, где 6 - щели для подачи и отвода воздуха, 7 - боковые элементы обоймы, 8 - торцевые элементы обоймы, 9 - места для установки элементов обоймы. С двух противоположных сторон обоймы 2 предусматрены щели 6 для пропуска воздуха. Ширину щели 6 рассчитывают под необходимую пропускную способность. Торцы сборки 5 мембраны 1 герметизируют двумя торцовыми накладками 7, после чего образуются две разделенные мембраной полости.The fabricated membrane 1 is placed in its retaining clip 2. In FIG. 2 shows the assembly diagram of the heat exchanger cartridge, where 6 are slots for supplying and discharging air, 7 are side elements of the holder, 8 are end elements of the holder, 9 are places for installing elements of the holder. On two opposite sides of the casing 2, slots 6 are provided for air passage. The width of the slit 6 is calculated for the required throughput. The ends of the assembly 5 of the membrane 1 are sealed with two end plates 7, after which two cavities separated by the membrane are formed.

Примерная компоновка элементов теплообменника изображена на фиг. 3, где теплообменная мембрана 3 (условно показана линией) зафиксирована в обойме 2, установленной в корпусе 10. Потоки воздуха условно показаны стрелками. Отвод 12 конденсата осуществляется, например, через сифон, 13 - перегородка, разделяющая потоки. Корпус 10 устройства служит для фиксации картриджей в нужном положении, размещении вентиляторов 11, оборудования и коммуникаций систем питания и управления, направлении потоков воздуха, отвода 12 образующегося в картридже конденсата, подключения воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции.An exemplary arrangement of heat exchanger elements is shown in FIG. 3, where the heat exchange membrane 3 (conventionally shown by a line) is fixed in a holder 2 installed in the housing 10. Air flows are conventionally shown by arrows. Condensate drain 12 is carried out, for example, through a siphon, 13 — a partition separating the flows. The housing 10 of the device serves to fix the cartridges in the desired position, place the fans 11, equipment and communications of the power and control systems, direct air flow, discharge 12 of the condensate formed in the cartridge, and connect the supply and exhaust ventilation ducts.

При необходимости в корпусе может размещаться несколько картриджей, работающих последовательно и/или параллельно.If necessary, the cartridge can accommodate several cartridges that work in series and / or in parallel.

Принцип работы мембранного теплообменника. В устройство принудительно подают два противоположно направленных потока воздуха, имеющих разную температуру. Тепловая энергия передается от одного потока к другому через теплообменную мембрану 3, имеющую хорошую теплопроводность и значительную площадь. Эффективность работы или коэффициент полезного действия (КПД) устройства зависит от следующих параметров. КПД прямо пропорционален площади мембраны, соприкасающейся с воздушным потоком; времени контакта воздуха с мембраной; теплопроводности мембраны; разности температур потоков; влажности воздуха; воздушному давлению. КПД обратно пропорционален скорости движения воздуха в устройстве; толщине мембраны. Экономия достигается за счет передачи тепловой энергии между противоположно направленными относительно друг друга входящим (приточным) и выходящим (вытяжным) потоками воздуха. Передача тепловой энергии происходит через теплообменную мембрану, разделяющую потоки. Эффективность передачи тепла достигается за счет значительной площади соприкосновения поверхностей мембраны с потоками воздуха при небольшом объеме теплообменного устройства. Для достижения значительного соотношения площади поверхности мембраны к занимаемому устройством объему (100 м2 и более в 1 м3), мембране придается зигзагообразная форма (форма сложенной гармошки).The principle of operation of the membrane heat exchanger. Two oppositely directed air flows having different temperatures are forced into the device. Thermal energy is transferred from one stream to another through a heat exchange membrane 3, which has good thermal conductivity and a significant area. The operating efficiency or efficiency of the device depends on the following parameters. Efficiency is directly proportional to the area of the membrane in contact with the air flow; contact time of air with the membrane; thermal conductivity of the membrane; temperature differences of flows; air humidity; air pressure. Efficiency is inversely proportional to the air velocity in the device; the thickness of the membrane. Savings are achieved due to the transfer of thermal energy between the incoming (supply) and the outgoing (exhaust) air flows oppositely directed relative to each other. The transfer of thermal energy occurs through a heat exchange membrane that separates the streams. The efficiency of heat transfer is achieved due to the significant area of contact of the membrane surfaces with air flows with a small volume of the heat exchange device. To achieve a significant ratio of the membrane surface area to the volume occupied by the device (100 m 2 or more in 1 m 3 ), the membrane is given a zigzag shape (the shape of a folded accordion).

Claims (3)

1. Мембранный теплообменник, характеризующийся тем, что содержит теплообменную мембрану и фиксирующую ее обойму, теплообменная мембрана выполнена из тонкостенного листа и имеет зигзагообразную форму с образованием ребер, перпендикулярных длинной стороне листа, при этом теплообменная мембрана установлена в фиксирующую ее обойму таким образом, что торцы мембраны герметизированы таким образом, что образуются две разделенные мембраной полости, а в противоположных сторонах обоймы выполнены щели для пропуска воздуха.1. A membrane heat exchanger, characterized in that it contains a heat exchange membrane and its holder fixing, the heat exchange membrane is made of a thin-walled sheet and has a zigzag shape with the formation of ribs perpendicular to the long side of the sheet, while the heat exchange membrane is installed in its holder so that the ends the membranes are sealed so that two cavities separated by the membrane are formed, and slots for passing air are made on opposite sides of the cage. 2. Мембранный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что указанная мембрана изготовлена из прямоугольного листа алюминиевого сплава толщиной 0,2-0,5 мм.2. The membrane heat exchanger according to claim 1, characterized in that said membrane is made of a rectangular sheet of aluminum alloy with a thickness of 0.2-0.5 mm. 3. Мембранный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что площадь поверхности мембраны составляет 100 м2.3. The membrane heat exchanger according to claim 1, characterized in that the surface area of the membrane is 100 m 2 .
RU2019109865A 2019-04-03 2019-04-03 Membrane heat exchanger RU2711860C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109865A RU2711860C1 (en) 2019-04-03 2019-04-03 Membrane heat exchanger
PCT/RU2020/000169 WO2020204759A2 (en) 2019-04-03 2020-04-03 Membrane heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019109865A RU2711860C1 (en) 2019-04-03 2019-04-03 Membrane heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2711860C1 true RU2711860C1 (en) 2020-01-23

Family

ID=69184155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019109865A RU2711860C1 (en) 2019-04-03 2019-04-03 Membrane heat exchanger

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2711860C1 (en)
WO (1) WO2020204759A2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1034754A1 (en) * 1981-07-06 1983-08-15 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Синтетических Смол Membrane apparatus
WO2003091633A1 (en) * 2002-04-26 2003-11-06 Oxycell Holding B.V. Dewpoint cooler
RU2254532C2 (en) * 2003-08-28 2005-06-20 Черных Владимир Григорьевич Plate-type heat exchanger
RU72306U1 (en) * 2007-12-18 2008-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания" "НЭП") HEAT AND WATER EXCHANGER
RU90881U1 (en) * 2009-10-09 2010-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Уральский центр инновационных технологий" HEAT AND WATER EXCHANGER

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU909559A1 (en) * 1979-06-15 1982-02-28 Уфимский Нефтяной Институт Heat-exchanging element
RU2414281C2 (en) * 2009-06-09 2011-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮГУ) Column for flue gas complex treatment
CN103119388B (en) * 2010-09-29 2016-08-03 气体产品与化学公司 Plate-fin heat exchanger and manufacture method, heat-exchanging process and air-separating technology

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1034754A1 (en) * 1981-07-06 1983-08-15 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Синтетических Смол Membrane apparatus
WO2003091633A1 (en) * 2002-04-26 2003-11-06 Oxycell Holding B.V. Dewpoint cooler
RU2254532C2 (en) * 2003-08-28 2005-06-20 Черных Владимир Григорьевич Plate-type heat exchanger
RU72306U1 (en) * 2007-12-18 2008-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания" "НЭП") HEAT AND WATER EXCHANGER
RU90881U1 (en) * 2009-10-09 2010-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Уральский центр инновационных технологий" HEAT AND WATER EXCHANGER

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020204759A3 (en) 2020-11-26
WO2020204759A2 (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3037773B1 (en) Heat exchanger, air conditioner, refrigeration cycle device, and method for producing heat exchanger
US4235281A (en) Condenser/evaporator heat exchange apparatus and method of utilizing the same
JP2004536701A (en) System for evaporating and reboiling a fluid mixture
EP2827071B1 (en) Bidirectional-blow-out, ceiling-embedded air conditioner
US4216820A (en) Condenser/evaporator heat exchanger and method of using the same
US20070215330A1 (en) Heat exchanger
EP2037203A2 (en) Condenser assembly
KR20180060262A (en) Plate heat exchanger
RU2711860C1 (en) Membrane heat exchanger
JPH04313693A (en) Heat exchanger
CN108716762B (en) Heat exchanger and air conditioner
US1208790A (en) Heating and cooling apparatus.
EP1134536A2 (en) Heat exchanger
SE1350077A1 (en) A heat exchange device, a system comprising a heat exchange device and a method of manufacturing a single heat exchange device
JP2570310Y2 (en) Heat exchanger
RU2546905C1 (en) Heat exchange element and plate-like heat exchanger
RU2726448C2 (en) Shell-and-tube heat exchanger with additional sector
CN211782930U (en) Combined heat exchange system
CN213984710U (en) Heat exchange plate sheet of plate heat exchanger
KR200247535Y1 (en) Heat recovery device
EP4180757A1 (en) Heat exchange element and heat exchange-type ventilation device
RU181420U1 (en) SHELL-TUBULATED HEAT EXCHANGE UNIT
CN114719633A (en) Bending forming machine room air conditioner inter-row heat exchanger device
JP2006329470A (en) Heat exchanger and air conditioner comprising the same
SU1307207A1 (en) Plate heat exchanger stack