RU2741171C1 - Кожухопластинчатый теплообменник и теплообменная пластина для кожухопластинчатого теплообменника - Google Patents

Кожухопластинчатый теплообменник и теплообменная пластина для кожухопластинчатого теплообменника Download PDF

Info

Publication number
RU2741171C1
RU2741171C1 RU2020127427A RU2020127427A RU2741171C1 RU 2741171 C1 RU2741171 C1 RU 2741171C1 RU 2020127427 A RU2020127427 A RU 2020127427A RU 2020127427 A RU2020127427 A RU 2020127427A RU 2741171 C1 RU2741171 C1 RU 2741171C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
plate
plates
inlet
outlet
Prior art date
Application number
RU2020127427A
Other languages
English (en)
Inventor
Хельге НИЛЬСЕН
Original Assignee
Данфосс А/С
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 Данфосс А/С filed Critical Данфосс А/С
Application granted granted Critical
Publication of RU2741171C1 publication Critical patent/RU2741171C1/ru

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
    • F28D9/0006—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 plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
    • 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
    • F28D9/0031—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 for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—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 for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • 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
    • F28D9/0062—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 for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0068—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 for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
    • 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
    • F28D9/0031—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 for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—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 for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/044—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being pontual, e.g. dimples
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates

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

Настоящее изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в кожухопластинчатом теплообменнике и в теплообменной пластине для кожухопластинчатого теплообменника. Теплообменник содержит кожух и множество теплообменных пластин внутри кожуха. Пластины образуют первые полости, соединенные с возможностью передачи текучей среды, для создания первого пути потока текучей среды для первого потока текучей среды. Кожух образует вторую полость, в которой расположены пластины, причем имеется второй путь потока текучей среды для второго потока текучей среды, отделенный от первого пути потока текучей среды посредством пластин. Теплообменник содержит теплообменные пластины, выполненные для улучшения распределения второго потока текучей среды внутри теплообменника. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к кожухопластинчатому теплообменнику и теплообменной пластине для кожухопластинчатого теплообменника.
Кожухопластинчатые теплообменники содержат множество уложенных в стопу структурированных пластин, расположенных внутри кожуха или корпуса. Пластины соединены парами так, что по меньшей мере частично внутри соединенных пар пластин создан первый путь потока текучей среды для первой текучей среды. Пары соединенных пластин выполнены так, чтобы соединять с возможностью передачи текучей среды первое впускное отверстие с первым выпускным отверстием теплообменника, тем самым образуя первый путь потока текучей среды. Снаружи соединенных пар пластин, отделенный пластинами от первого пути потока текучей среды, выполнен второй путь потока текучей среды для второй текучей среды. Второй путь потока текучей среды соединяет с возможностью передачи текучей среды второе впускное отверстие со вторым выпускным отверстием.
Вторая текучая среда входит в кожух теплообменника через второе впускное отверстие, протекает вдоль сложного второго пути потока текучей среды внутри кожуха и выходит через второе выпускное отверстие. Когда вторая текучая среда входит в кожух теплообменника, она подвергается сложному изменению от трубчатого или цилиндрического потока через, например, трубу, к ветвящемуся потоку мимо различных компонентов внутреннего объема теплообменника.
В зависимости от внутренней компоновки теплообменника второй поток текучей среды может встречать препятствия в некоторых областях и/или направляться не по прямой, так что коэффициент теплопередачи между двумя текучими средами внутри теплообменника снижается. Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в повышении эффективности теплообменника. Это включает в себя обеспечение симметричного распределения потока на сторону кожуха и сторону кассеты. Другая задача заключается в обеспечении оптимальных отношений между перепадом давления и распределением давления на обеих сторонах и повышении распределения тепла. Дополнительная задача состоит в создании более прочного теплообменника, способного выдерживать высокие значения давления с равномерным распределением по другим частям с обеспечением армирования рядом с центром. В контексте настоящего изобретения «сторона кожуха» относится к пути потока, в котором внутренний объем кожуха формирует распределение впуска и выпусков потока по сторонам теплообменных пластин, а «сторона кассеты» относится к соединенным и герметизированным путям потока, образованным непосредственно соединенными пластинами с впуском и выпуском посредством отверстий, выполненных в теплообменных пластинах.
Данная цель достигнута в настоящем изобретении посредством теплообменника по пункту 1 формулы и теплообменной пластины для теплообменника по пункту 10 формулы. Дополнительные варианты осуществления изобретения являются объектами зависимых пунктов формулы.
В соответствии с первым пунктом предложен кожухопластинчатый теплообменник, содержащий кожух и множество теплообменных пластин внутри кожуха. Кожух может иметь цилиндрическую форму, а теплообменные пластины могут иметь такие размер и форму, чтобы плотно входить в кожух. Однако, также возможны формы кожуха, отличные от цилиндрической. Теплообменные пластины образуют первые полости, соединенные с возможностью передачи текучей среды, для создания первого потока текучей среды для первой текучей среды. Кожух образует вторую полость, в которой расположены пластины и в которой образован второй путь потока текучей среды для второго потока текучей среды. Вторые пути потока текучей среды выполнены отделенными по текучей среде от первого пути потока посредством пластин. Первый путь потока текучей среды проходит через впускное и выпускное отверстия пластины между смежными пластинами, образуя сторону кассеты, а второй путь потока текучей среды проходит через вторые впускное и выпускное отверстия кожуха, образуя сторону кожуха. По меньшей мере некоторые пластины содержат по меньшей мере один вырез вблизи одного отверстия пластины и второго впускного или выпускного отверстия. По меньшей мере некоторые пластины выполнены симметричными относительно линии поперечного сечения теплообменника, проходящей перпендикулярно линии поперечного сечения от входного к выходному отверстиям пластины. Теплообменник выполнен так, что вырез, одно отверстие пластины и второе впускное или выпускное отверстие могут быть расположены в одном секторе теплообменника, который отделен от других секторов теплообменника, содержащих другие вырезы, другое отверстие пластины и/или другое второе отверстие.
Благодаря тому, что вырез, одно из отверстий пластины и одно из двух вторых отверстий расположены в одном секторе, возможно создание внутри кожуха распределительной камеры, которая способствует оптимизированному распределению второй текучей среды внутри второй полости. Таким образом, теплообменник содержит теплообменные пластины, выполненные для улучшения распределения второго потока текучей среды внутри теплообменника. Хотя теплообменная поверхность теплообменных пластин с вырезом уменьшена по сравнению с пластинами, которые не содержат подобного выреза, общая эффективность теплообменника может быть повышена благодаря лучшему распределению второго потока текучей среды.
Поскольку обычно внутри теплообменника используется множество теплообменных пластин, в теплообменнике может быть предусмотрено соответствующее количество пластин с вырезом. Пластины могут быть идентичными друг другу в отношении формы их вырезов. Или, в альтернативном варианте, форма вырезов может отличаться у некоторых пластин. В частности, вырезы пластин, расположенных наиболее далеко от второго впускного и выпускного отверстия, могут быть меньше или больше вырезов пластин, расположенных ближе ко вторым впускному и выпускному отверстиям.
Термин «вырез» может пониматься в широком смысле, относясь к любой изогнутой, прямой или скомбинированной изогнутой и прямой секции пластины. Поскольку пластина обычно может иметь круговую форму, вырез может относиться к любому небольшому участку пластины, который представляет собой отклонение от в остальном круговой формы пластины.
В варианте осуществления изобретения по меньшей мере некоторые пластины содержат два выреза вблизи одного отверстия пластины и второго впускного или выпускного отверстия. Два выреза могут быть симметричны друг другу. Данное определение положения и формы вырезов относится к виду в поперечном сечении или плоскости поперечного сечения теплообменника, что будет более понятно из описания фигур чертежей. Благодаря наличию двух вырезов вблизи одного отверстия пластины и вторых отверстий возможно увеличение до максимума объема распределительной камеры и, следовательно, возможна оптимизация распределения второго потока текучей среды.
В другом варианте осуществления изобретения по меньшей мере некоторые пластины содержат четыре выреза, два из которых выполнены вблизи впускного отверстия пластины, а два вблизи выпускного отверстия пластины. Снова, расположение вырезов относится к виду в поперечном сечении или плоскости поперечного сечения теплообменника. Вне зависимости от количества и положения вырезов, пластины одного теплообменника могут быть идентичны друг другу или по меньшей мере некоторые пластины одного теплообменника могут иметь различные количество, формы и/или местоположения их соответствующих вырезов.
В другом варианте осуществления изобретения два выреза, одно отверстие пластины и второе впускное отверстие или второе выпускное отверстие расположены в одной распределительной секции теплообменника, причем указанная распределительная секция соответствует секции теплообменника, которая образует угол менее 120°, в частности менее 90°, предпочтительно менее 85° в виде в поперечном сечении или в плоскости поперечного сечения теплообменника. Используемые здесь термины «секция» или «распределительная секция» теплообменника могут относиться к сектору или клинообразному вырезу в теплообменнике цилиндрической формы. Следовательно, секция может соответствовать части теплообменника, которая имеет сходство с частью цилиндра, ограниченной двумя плоскостями, пересекающимися друг с другом по центральной линии теплообменника.
В другом варианте осуществления изобретения теплообменник содержит две распределительные секции, смещенные относительно друг друга на 180° и предпочтительно отделенные друг от друга посредством направляющих секций, причем указанные направляющие секции предпочтительно содержат изогнутые наружные участки, которые выровнены с внутренней стенкой кожуха. Распределительные секции определены наличием выреза вблизи отверстия пластины и второго отверстия.
В другом варианте осуществления изобретения вырез содержит по меньшей мере один прямой участок и/или по меньшей мере один вогнутый изогнутый участок и/или по меньшей мере один выпуклый изогнутый участок. Точная форма выреза может быть адаптирована под общую геометрическую форму теплообменника и для повышения до максимума распределения второго потока текучей среды внутри распределительной камеры, определяемой, по меньшей мере частично, формой выреза.
В другом варианте осуществления изобретения предусмотрены два выреза, предназначенные для формирования распределительной камеры с U-образным поперечным сечением. U-образная распределительная камера обеспечивает возможность расположения отверстий пластины так, что они по меньшей мере частично окружены распределительной камерой. Это позволяет получить конструкцию, обеспечивающую более эффективное распределение второй текучей среды между теплообменными пластинами теплообменника, в то же время сохранив наибольший возможный размер и, следовательно, поверхность теплообмена теплообменных пластин. На практике это дает эффект повышения общей эффективности теплообменника.
В другом варианте осуществления изобретения высота распределительной камеры меньше удвоенной высоты отверстий пластины, в частности меньше 1,5 высоты отверстий пластины, предпочтительно по существу равна высоте отверстий пластины. Под высотой отверстия пластины может пониматься его внутренний диаметр в случае кругового отверстия пластины. Если отверстие пластины не круговое, его наибольшая или наименьшая внутренняя ширина в плоскости поперечного сечения или его зазор в направлении, определяемом вторыми отверстиями, может соответствовать высоте отверстия пластины. Направление, определяемое вторыми отверстиями, может соответствовать высоте теплообменника, как показано на чертежах.
В другом варианте осуществления изобретения пластина выполнена симметричной относительно двух осей в виде в поперечном сечении или в плоскости поперечного сечения теплообменника. Поскольку текучая среда, протекающая через теплообменник, может по меньшей мере частично отражать характеристики симметрии пути, соответствующая симметричная конструкция пластины может дополнительно повышать общую эффективность теплообменника. Пластина может быть симметричной относительно двух осей, представляющих собой, соответственно, линию поперечного сечения теплообменника, проходящую перпендикулярно линии поперечного сечения, проходящей от впускного до выпускного отверстий, и относительно указанной линии, проходящей от впускного до выпускного отверстий.
Пластины с вырезом могут быть соединены парами друг с другом их наружными кромками.
Пластины могут быть расположены симметрично внутри кожуха так, что две распределительные камеры, образованные вырезами, имеют одинаковые размер и форму. Это позволяет теплообменнику выдерживать высокие значения давления. Симметричное расположение обеспечивает более равномерное распределение потоков, а если кожухи выполнены, например, круговыми или овальными, кривизна стенки кожуха помогает удерживать стопу теплообменных пластин в одном положении, несмотря на действие потоков и давления. Настоящее изобретение также относится к теплообменной пластине для кожухопластинчатого теплообменника согласно любому из вариантов осуществления теплообменных пластин. Теплообменная пластина может содержать любой или все из признаков, описанных выше в отношении теплообменника и соответствующей теплообменной пластины.
Дополнительные детали и преимущества изобретения описаны со ссылками на следующие фигуры чертежей:
- фиг. 1а: кожухопластинчатый теплообменник в разобранном виде;
- фиг. 1b: схематичный вид в разрезе кожухопластинчатого теплообменника;
- фиг. 2а: детальный вид теплообменной пластины кожухопластинчатого теплообменника;
- фиг. 2b: детальный вид в разрезе множества соединенных теплообменных пластин;
- фиг. 3: схематичный вид первого и второго пути потока текучей среды через теплообменник;
- фиг. 4: вид в разрезе теплообменника с теплообменной пластиной с вырезом; и
- фиг. 5: вид в разрезе другого варианта осуществления теплообменника с теплообменной пластиной с вырезом.
На фиг. 1а показан кожухопластинчатый теплообменник 100 в разобранном виде. Теплообменник 100 содержит кожух 20 и множество герметизированных теплообменных пластин 10 внутри кожуха 20.
Кожух 20 может иметь форму полого цилиндра, а пластины 10 могут иметь соответствующую форму и размер, так что они могут быть установлены в кожух 20. Также возможны другие формы кожуха 20 и пластин 10, однако предпочтительны такие формы, которые позволяют обеспечить близкое расположение пластин 10 относительно кожуха 20.
Пластины 10 образуют первые полости 11, соединенные с возможностью передачи текучей среды, для создания первого пути 12 потока текучей среды для первого потока текучей среды, обозначенного соответствующими стрелками. Первый поток текучей среды входит в теплообменник 100 и выходит из него через первые впускное и выпускное отверстия 23, 23'. Первые полости 11 окружены двумя смежными пластинами 10, которые соединены друг с другом, как более четко показано на фиг. 1b и как более подробно будет объяснено ниже. На фиг. 1b показан вид в разрезе и в разобранном состоянии теплообменника 100.
Пластины 10 сварены или спаяны в пары на своих кромках, по две, образуя первые полости 11 для герметичного первого пути 12 потока текучей среды от первого впускного отверстия 23 ко второму выпускному отверстию 23'. Множество таких стоп уложены в стопу и сварены или спаяны вокруг первых впускного и выпускного отверстий 23, 23'. Соединенные первые впускное и выпускное отверстия 23, 23' образуют полые объемы, такие как, например, полые цилиндры, проходящие через стопу для распределения и обеспечения циркуляции первой текучей среды вдоль герметизированного первого пути 12 потока текучей среды. Второй путь 22 потока текучей среды, образованный снаружи герметизированных пар пластин 10 и внутри кожуха 20, соединен со вторыми впускным и выпускным отверстиями 24, 24'. Второй поток текучей среды входит в теплообменник 100 и выходит из него через вторые впускное и выпускное отверстия 24, 24'.
Кожух 20 образует вторую полость 21, в которой расположены пластины 10 и в которой выполнен второй путь 22 потока текучей среды для второго потока текучей среды. Второй поток текучей среды входит в теплообменник 100 и выходит из него через вторые впускное и выпускное отверстия 24, 24'. Второй путь 22 потока текучей среды отделен от первого пути 12 потока текучей среды пластинами 10. Теплообмен осуществляется между двумя текучими средами, протекающими отделенными друг от друга посредством пластин 10.
На фиг. 2а показан детальный вид теплообменной пластины 10, известной из уровня техники. Пластина 10 может содержать круговой металлический лист и может содержать изогнутые или другие неплоские участки. Пластина 10 может отделять первый путь 12 потока текучей среды на одной стороне пластины 10 от второго пути 22 потока текучей среды на другой стороне пластины 10. Пластина 10 может содержать узорчатые теплообменные секции на одной или на обеих сторонах ее по существу плоских и/или круговых сторон. Узорчатые теплообменные секции могут содержать узор для увеличения поверхности контакта между пластинами 10 и текучими средами, протекающими мимо пластины 10, тем самым увеличивая теплообмен через пластины 10 и между текучими средами. Узорчатые теплообменные секции могут содержать сетчатые и/или штампованные и/или вырубленные и/или цельнотянутые участки.
Пластины 10 могут содержать отверстия 13, 13' пластин для соединения смежных по текучей среде пластин 10 друг с другом и с первыми впускным и выпускным отверстиями 23, 23', показанными на фиг. 1а. Две смежные пластины 10 могут быть соединены и герметизированы друг с другом посредством сварки или пайки вдоль кромки отверстий 13, 13' пластины и/или вдоль наружного периметра двух пластин 10.
В отличие от пластин 10, показанных на фиг. 2а, пластины 10 согласно изобретению имеют по меньшей мере частично некруговой наружный периметр, как показано на фиг. 4 и 5.
На фиг. 2b показан детальный вид в разрезе множества соединенных теплообменных пластин 10. Две смежные пластины 10 могут быть соединены друг с другом на их наружных периметрах, в частности, на круговых соединительных участках 14 их наружных кромок. Таким образом, выполнены герметизированные пары соединенных пластин 10 для обеспечения протекания первой текучей среды через первый путь 12 потока текучей среды, ограниченный соединенными парами пластин 10.
Второй путь 22 потока текучей среды направляется между двумя смежными парами соединенных пластин 10 и отделяется от первого пути 12 потока текучей среды посредством пластин 10, мимо которых он проходит. Второй путь 22 потока текучей среды содержит плоские узкие каналы между близко расположенными пластинами 10. Для эффективного теплообмена второй расход потока текучей среды в вертикальном направлении и между парами соединенных пластин 10, как показано на фиг. 2b, является существенным. Эта компонента потока приблизительно соответствует радиальной или тангенциальной компоненте второго потока текучей среды в отношении кожуха 20.
Как можно видеть на фиг. 2b, в области круговых участков 14 пластин 10, вторая текучая среда должна протекать в горизонтальном направлении фиг. 2b, чтобы распределяться между различными парами соединенных пластин 10.
Эта горизонтальная или осевая компонента второго потока текучей среды может быть ограничена пространством, доступным между пластинами 10 и внутренней стенкой кожуха 20. Соответственно, на коэффициент теплопередачи между двумя текучими средами может негативно влиять недостаток пространства между пластинами 10 и внутренней стенкой кожуха 20.
На фиг. 3 показан схематичный вид первого и второго путей 12, 22 потока текучей среды через теплообменник 100. На фиг. 3 показаны расположенные друг за другом поперечные сечения теплообменника 100, перпендикулярные продольной оси кожуха 20. На левом изображении показан вид в поперечном сечении теплообменника 100 в продольном положении, которое соответствует положению пары соединенных теплообменных пластин 10. Следовательно, на левом изображении показан внутренний объем пары соединенных теплообменных пластин 10, то есть внутренний объем первой полости 11. Первый путь 12 потока текучей среды обозначен стрелками. Внутри полости 11 первый путь 12 потока текучей среды проходит от впускного отверстия 13 пластины к выпускному отверстию 13' пластины. Между двумя отверстиями 13, 13' первая текучая среда заполняет всю первую полость 11, так что может осуществляться теплообмен по всей или практически по всей поверхности пары соединенных пластин 10. Таким образом, облегчается теплообмен между первой текучей средой в первой полости 11 и второй текучей средой снаружи первой полости 11. Внутри герметизированной пары пластин 10, кромки двух соединенных пластин 10 сварены или спаяны или соединены другим образом.
На правом изображении показан вид в поперечном сечении теплообменника 100 в продольном положении, соответствующем положению зазора между двумя парами соединенных теплообменных пластин 10. Таким образом, на правом изображении показан внутренний объем второй полости 21, которая отделена от первой полости 11 стенками теплообменных пластин 10. Вторая полость 21 вмещает в себя части второго пути 22 потока текучей среды, как показано соответствующими стрелками. Таким образом, поперечное сечение на правом изображении смещено относительно поперечного сечения на левом изображении в осевом или продольном направлении кожуха 20. Два отверстия 13, 13', показанные на правом изображении, соединяют две соседние пары соединенных пластин 10 и являются частью первого пути 12 потока текучей среды, проходящего через них.
Внутри второй полости 21 второй путь 22 потока текучей среды проходит от второго впускного отверстия 24 ко второму выпускному отверстию 24'. Как можно видеть в верхней части правого изображения, второй путь 22 потока текучей среды должен расходиться при входе во внутренний объем кожуха 20, чтобы более равномерно распределяться между смежными теплообменными пластинами 10.
Перед выходом из кожуха 20 второй путь 22 потока текучей среды должен сходиться, так чтобы он мог вытекать из кожуха 20 через второе выпускное отверстие 24'. В зависимости от точной геометрии теплообменника 100, расхождение и схождение вторых путей 22 потока текучей среды может оказывать влияние на эффективность теплообменника 100. Настоящее изобретение может облегчать как расхождение, так и схождение второго пути 22 потока текучей среды внутри второй полости 21.
Второй путь 22 потока текучей среды заполняет вторую полость 21. Вторая полость ограничена внутренним объемом кожуха 20, наружными поверхностями пар соединенных пластин 10, одна из которых показана на правом изображении, и возможными дополнительными конструкциями, содержащимися внутри кожуха 20. Второй путь 22 потока входит в кожух 20 через вторые впускное и выпускное отверстия 24, 24', которые могут быть расположены на противоположных сторонах поверхности кожуха.
На фиг. 4 показан один вариант осуществления решения согласно настоящему изобретению для обеспечения более эффективного расхождения и схождения второго пути 22 потока текучей среды. Пластина 10' теплообменника 100 содержит четыре выреза 9. Два выреза выполнены вблизи впускного отверстия 13 пластины, а два других отверстия 9 выполнены вблизи выпускного отверстия 13' пластины. Теплообменник 100 сконструирован так, что вырезы 9, выполненные вблизи выпускного отверстия 13' пластины, также расположены вблизи второго выпускного отверстия 24'. Второе впускное отверстие 24 образует верхнюю сторону теплообменника 100, а второе выпускное отверстие 24' образует нижнюю сторону теплообменника 100. Различные варианты осуществления изобретения, не показанные на чертежах, могут содержать только один вырез 9 вблизи верхней стороны теплообменника 100 и только один вырез 9 вблизи нижней стороны теплообменника 100.
Два выреза 9 на верхней стороне теплообменника 100, впускное отверстие 13 пластины и второе впускное отверстие 24 расположены в первой распределительной секции 101 пластины 10. Первая распределительная секция 101 соответствует секции теплообменника, которая образует угол менее 90° на виде в поперечном сечении или в плоскости поперечного сечения теплообменника относительно его центральной оси. Первая распределительная секция 101 и вторая распределительная секция 101' обозначены пунктирными линиями на теплообменной пластине 10'.
Две распределительные секции 101, 101' в общем соответствуют участкам второго пути 22 потока текучей среды, показанного на фиг. 3, который расходится при входе в кожух 20 и сходится перед выходом из кожуха 20. Две распределительные секции 101, 101' смещены по отношению друг к другу приблизительно на 180° относительно центральной линии теплообменника 100. Центральная линия или центральная ось теплообменника 100 расположена рядом с или вблизи пересечения пунктирных линий и перпендикулярна плоскости чертежа. Центральная линия соответствует осевому направлению теплообменника 100.
Две распределительные секции 101, 101' отделены друг от друга двумя направляющими секциями 102. В отличие от распределительных секций 101, 101', направляющие секции 102 содержат наружные участки 103, расположенные радиально снаружи и имеющие форму круговой линии. Наружные участки 103 направляющих секций 102 выполнены так, чтобы располагаться вблизи соседней внутренней части кожуха 20.
Далее будет более подробно описан вырез 9, расположенный на верхней левой стороне. Следует понимать, что некоторые или все вырезы 9 теплообменника могут обладать описанными характеристиками. Вырез 9 может содержать вогнутый изогнутый участок 92. Вогнутый изогнутый участок 92 обеспечивает улучшенное распределение второго потока между парами соединенных теплообменных пластин 10', одновременно обеспечивая большую площадь поверхности пластин 10'. Дополнительно, может быть предусмотрен выпуклый изогнутый участок 93 в местоположении над или под впускным или выпускным отверстиями 13, 13' пластины. Два соседних вогнутых изогнутых участка 92 могут быть соединены друг с другом одним или более выпуклым изогнутым участком 93.
Вырез 9 и внутренняя сторона кожуха 20 образуют распределительную камеру 104. Распределительная камера 104 может иметь U-образную форму, боковые части которой образованы вырезом 9 и внутренней частью кожуха 20. Участок, соединяющий боковые части U-образной формы, может быть образован внутренней частью кожуха 20 и участком пластины 10, соединяющим два выреза 9. Распределительная камера 104 функционирует как соединительный объем между вторыми впускным и выпускным отверстиями 24, 24' с одной стороны и, с другой стороны, частью второй полости 21, которая расположена между теплообменными пластинами 10'. При протекании через распределительную камеру 104 вторая текучая среда расходится и сходится более плавно, когда она входит во вторую полость 21 и выходит из нее. Высота распределительной камеры 104, т.е. ее протяженность в вертикальном направлении на фиг. 4, меньше удвоенной высоты отверстий 13, 13' пластины.
На фиг. 5 показан другой вариант осуществления изобретения, в котором аналогичные характеристики обозначены аналогичными номерами позиций. Основным различием между вариантом осуществления с фиг. 5 и вариантом осуществления с фиг. 4 является то, что вырез 9 содержит один прямой участок 91 и не содержит вогнутого изогнутого участка 92. Два смежных прямых участка 91 могут быть соединены одним или более выпуклым изогнутым участком 93. Выпуклый изогнутый участок 93 с фиг. 5 образует полукруг или практически полукруг вокруг отверстий 13, 13' пластины. Все прямые участки 91 могут быть параллельны друг другу. Во всех вариантах осуществления пластины 10' теплообменника 100 могут быть симметричны относительно двух осей на видах в поперечном сечении, показанных на фиг. 4 и 5.
Как проиллюстрировано в вариантах осуществления с вырезом на фиг. 4 и 5, теплообменные пластины 10' могут быть симметричными относительно линии (А) поперечного сечения теплообменника, проходящей перпендикулярно линии (В) поперечного сечения, проходящего от впускного до выпускного отверстий (13, 13') пластины. Пластины (10') даже могут быть симметричными относительно двух осей, являющихся соответственно линией (А) поперечного сечения теплообменника, проходящей перпендикулярно линии поперечного сечения, проходящей от впускного до выпускного отверстий (13, 13'), и относительно указанной линии (В), проходящей от впускного до выпускного отверстий (13, 13').
Как дополнительно проиллюстрировано в вариантах осуществления с вырезом на фиг. 4 и 5, теплообменные пластины 10' могут быть расположены симметрично внутри кожуха 20 так, что две распределительные камеры 104, образованные вырезами 9, имеют одинаковый размер и форму. Это обеспечивает особенно большое сопротивление теплообменника высокому давлению. Симметричное расположение обеспечивает более равномерное распределение потоков, и при наличии кожухов 20, например, круговой или овальной формы, кривизна стенки кожуха способствует сохранению положения стопы теплообменных пластин независимо от потока и давления.
Изобретение не ограничено вышеупомянутыми вариантами его осуществления, но может иметь разнообразные вариации. Характеристики вышеупомянутых вариантов осуществления могут быть скомбинированы любым логически возможным образом. Все характеристики и преимущества, включая детали конструкции и пространственные конфигурации, которые раскрыты в формуле, описании и на чертежах, могут быть существенными для изобретения, как по отдельности, так и в комбинации друг с другом.
Номера позиций
9 вырез
10 теплообменная пластина
10 теплообменная пластина с вырезом
11 первая полость
12 первый путь потока текучей среды
13 впускное отверстие пластины
13' выпускное отверстие пластины
14 круговой соединительный участок
15 перепускная полость
20 кожух
21 вторая полость
22 второй путь потока текучей среды
23 первое впускное отверстие
23' первое выпускное отверстие
24 второе впускное отверстие
24' второе выпускное отверстие
91 прямой участок
92 вогнутый изогнутый участок
93 выпуклый изогнутый участок
100 теплообменник
101 первая распределительная секция
101' вторая распределительная секция
102 направляющая секция
103 изогнутый наружный участок
104 распределительная камера

Claims (13)

1. Кожухопластинчатый теплообменник (100), содержащий кожух (20) и множество теплообменных пластин (10) внутри кожуха (20), причем указанные пластины (10) образуют первые полости (11), соединенные с возможностью передачи текучей среды, для создания первого пути (12) потока текучей среды для первого потока текучей среды, а кожух (20) образует вторую полость (21), в которой расположены пластины (10) и которая создает второй путь (22) потока текучей среды для второго потока текучей среды, отделенный от первого пути (12) потока текучей среды посредством пластин (10), причем первый путь (12) потока текучей среды проходит через впускное и выпускное отверстия (13, 13') пластины между смежными пластинами (10), а второй путь (22) потока текучей среды проходит через вторые впускное и выпускное отверстия (24, 24') кожуха (20), причем по меньшей мере некоторые пластины (10, 10') содержат по меньшей мере один вырез (9) вблизи одного отверстия (13, 13') пластины и второго впускного или выпускного отверстия (24, 24'), и выполнены симметрично вдоль линии (А) поперечного сечения теплообменника, проходящей перпендикулярно линии (В) поперечного сечения от входного к выходному отверстиям (13, 13') пластины.
2. Теплообменник (100) по п. 1, в котором по меньшей мере некоторые пластины (10') содержат два выреза (9) вблизи одного отверстия (13, 13') пластины и второго впускного или выпускного отверстия (24, 24').
3. Теплообменник (100) по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере некоторые пластины содержат четыре выреза (9), два из которых выполнены вблизи впускного отверстия (13) пластины, а два вблизи выпускного отверстия (13') пластины.
4. Теплообменник по любому из пп. 1-3, в котором два выреза (9), одно отверстие (13, 13') пластины и второе впускное отверстие (24) или второе выпускное отверстие (24') расположены в одной распределительной секции (101) теплообменника (100), причем указанная распределительная секция (101) соответствует секции теплообменника (100), которая образует угол менее 120°, в частности менее 90°, предпочтительно менее 85° в виде в поперечном сечении теплообменника (100).
5. Теплообменник по п. 4, содержащий две распределительные секции (101), смещенные относительно друг друга на 180° и предпочтительно отделенные друг от друга посредством направляющих секций (102), причем указанные направляющие секции (102) предпочтительно содержат изогнутые наружные участки (103), которые выровнены с внутренней стенкой кожуха (20).
6. Теплообменник (100) по любому из пп. 1-5, в котором вырез (9) содержит по меньшей мере один прямой участок (91) и/или по меньшей мере один вогнутый изогнутый участок (92) и/или по меньшей мере один выпуклый изогнутый участок (93).
7. Теплообменник (100) по любому из пп. 1-6, в котором выполнены два выреза (9), предназначенные для формирования распределительной камеры (104) с U-образным поперечным сечением.
8. Теплообменник (100) по п. 7, в котором высота распределительной камеры (104) меньше удвоенной высоты отверстий (13, 13') пластины, в частности меньше 1,5 высоты отверстий (13, 13') пластины, предпочтительно по существу равна высоте отверстий (13, 13') пластины.
9. Теплообменник (100) по любому из пп. 1-8, в котором пластина (10') выполнена симметричной относительно двух осей в виде в поперечном сечении теплообменника (100).
10. Теплообменник по п. 9, в котором пластина (10') выполнена симметричной относительно двух осей, являющихся соответственно линией (А) поперечного сечения теплообменника, проходящей перпендикулярно линии поперечного сечения, проходящей от впускного до выпускного отверстий (13, 13'), и относительно указанной линии (В), проходящей от впускного до выпускного отверстий (13, 13').
11. Теплообменник по любому из пп. 1-10, в котором пластины (10') с вырезом соединены парами друг с другом их наружными кромками.
12. Теплообменник (100) по любому из пп. 1-11, в котором пластины (10, 10') расположены симметрично внутри кожуха (20) так, что две распределительные камеры (104), образованные вырезами (9), имеют одинаковые размер и форму.
13. Теплообменная пластина (10, 10') для кожухопластинчатого теплообменника по любому из пп. 1-12.
RU2020127427A 2019-11-07 2020-08-17 Кожухопластинчатый теплообменник и теплообменная пластина для кожухопластинчатого теплообменника RU2741171C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201901303 2019-11-07
DKPA201901303 2019-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2741171C1 true RU2741171C1 (ru) 2021-01-22

Family

ID=72147948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127427A RU2741171C1 (ru) 2019-11-07 2020-08-17 Кожухопластинчатый теплообменник и теплообменная пластина для кожухопластинчатого теплообменника

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12031778B2 (ru)
EP (1) EP3819582B1 (ru)
CN (1) CN112781414A (ru)
DK (1) DK3819582T3 (ru)
PL (1) PL3819582T3 (ru)
RU (1) RU2741171C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6164371A (en) * 1997-02-21 2000-12-26 Alfa Laval Ab Plate heat exchanger for three heat exchanging fluids
WO2003006911A1 (en) * 2001-07-09 2003-01-23 Alfa Laval Corporate Ab Heat transfer plate, plate pack and plate heat exchanger
RU2206851C1 (ru) * 2001-12-27 2003-06-20 Худяков Алексей Иванович Кожухопластинчатый теплообменник (варианты)
RU2457416C1 (ru) * 2008-06-13 2012-07-27 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Теплообменник
WO2017097965A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 Alfa Laval Corporate Ab Plate heat exchanger
RU2648172C1 (ru) * 2014-03-07 2018-03-22 Данфосс Майкро Ченл Хит Иксчейнджер (Цзясин) Ко., Лтд. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника и пластинчатый теплообменник, снабженный указанной теплообменной пластиной

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB668905A (en) 1949-03-26 1952-03-26 Wedholms Aktiebolag Improvements in heat exchangers of the plate type, particularly of pasteurising apparatus
GB1042161A (en) * 1963-02-11 1966-09-14 Aymar Lefrancois Improvements in or relating to heat exchangers
DE3242361C3 (de) * 1982-11-16 1994-07-28 Behr Gmbh & Co Ölkühler in Scheibenbauweise
DE4313505C2 (de) * 1993-04-24 2002-02-07 Mahle Filtersysteme Gmbh Flüssigkeitskühler mit einem durchströmbaren Scheibenpaket
JPH08271178A (ja) 1995-03-29 1996-10-18 Hisaka Works Ltd プレート式熱交換器
JPH1122916A (ja) * 1997-07-04 1999-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼装置
IL125113A (en) 1998-06-25 2001-08-26 Pessach Seidel Heat exchanger plates and sealing gaskets therefor
DE19909881A1 (de) * 1999-03-06 2000-09-07 Behr Gmbh & Co Wärmeübertrager in Kreuzstrom-Bauweise
SE522500C2 (sv) * 2002-09-17 2004-02-10 Valeo Engine Cooling Ab Anordning vid en plattvärmeväxlare
RU2282124C2 (ru) 2004-11-26 2006-08-20 Юрий Дмитриевич Фролов Теплообменник пластинчатый
JP2006177637A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Nhk Spring Co Ltd 熱交換器用プレートアセンブリ
JP5145718B2 (ja) * 2006-02-03 2013-02-20 株式会社デンソー 熱交換器
SE529808C2 (sv) 2006-04-06 2007-11-27 Alfa Laval Corp Ab Plattvärmeväxlare
SE533359C2 (sv) 2008-12-16 2010-09-07 Alfa Laval Corp Ab Platta och packning till en plattvärmeväxlare
US8910493B2 (en) * 2009-11-20 2014-12-16 Samuel Alexander Ringwaldt Oil free falling film heat exchanger
JP2012220118A (ja) * 2011-04-11 2012-11-12 Nhk Spring Co Ltd 熱伝達モジュール、熱交換器用プレートアセンブリおよび熱交換器
KR101962996B1 (ko) * 2012-01-12 2019-07-31 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 모듈형 플레이트 및 쉘 열 교환기
JP6216118B2 (ja) * 2013-01-11 2017-10-18 フタバ産業株式会社 熱交換器
DE202014105819U1 (de) * 2013-12-09 2015-03-10 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Heizkessel
JP6302395B2 (ja) * 2014-03-27 2018-03-28 株式会社ティラド ヘッダープレートレス熱交換器
EP3372937B1 (en) 2017-03-10 2021-10-06 Alfa Laval Corporate AB Plate package for heat exchanger devices and a heat exchanger device
US10876794B2 (en) * 2017-06-12 2020-12-29 Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. Gasketed plate and shell heat exchanger
KR101891444B1 (ko) * 2017-09-29 2018-08-23 주식회사프로스트 니켈 도금에 의해 내식성이 강한 번들타입의 판형 열교환모듈 및 이의 제조방법
DK179767B1 (da) * 2017-11-22 2019-05-14 Danfoss A/S Varmeoverføringsplade til plade-og-skal-varmeveksler og plade-og-skal-varmeveksler med samme

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6164371A (en) * 1997-02-21 2000-12-26 Alfa Laval Ab Plate heat exchanger for three heat exchanging fluids
WO2003006911A1 (en) * 2001-07-09 2003-01-23 Alfa Laval Corporate Ab Heat transfer plate, plate pack and plate heat exchanger
RU2206851C1 (ru) * 2001-12-27 2003-06-20 Худяков Алексей Иванович Кожухопластинчатый теплообменник (варианты)
RU2457416C1 (ru) * 2008-06-13 2012-07-27 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Теплообменник
RU2648172C1 (ru) * 2014-03-07 2018-03-22 Данфосс Майкро Ченл Хит Иксчейнджер (Цзясин) Ко., Лтд. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника и пластинчатый теплообменник, снабженный указанной теплообменной пластиной
WO2017097965A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 Alfa Laval Corporate Ab Plate heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
US12031778B2 (en) 2024-07-09
CN112781414A (zh) 2021-05-11
EP3819582B1 (en) 2024-03-27
DK3819582T3 (da) 2024-05-27
EP3819582A1 (en) 2021-05-12
US20210140716A1 (en) 2021-05-13
PL3819582T3 (pl) 2024-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4462054B2 (ja) プレート式熱交換器、これを備えた温水装置および暖房装置
EP2207000B1 (en) Plate-stacking type heat exchanger
RU2426965C2 (ru) Пластинчатый теплообменник
EP2929273B1 (en) Plate heat exchanger
FI124763B (fi) Levylämmönsiirrin ja menetelmä useamman vedon tekemiseksi levylämmönsiirtimeen
JP6278069B2 (ja) 熱交換器およびその挿入部品
EP2944911B1 (en) Heat exchanger
JP2009014220A (ja) 熱交換器
RU2741171C1 (ru) Кожухопластинчатый теплообменник и теплообменная пластина для кожухопластинчатого теплообменника
JPH11287571A (ja) Ｅｇｒクーラ
JP7471281B2 (ja) プレート熱交換器構造及びモジュール構造
EP3467422B1 (en) Heat exchanger assembly
KR102436657B1 (ko) 엔진의 열 교환기
JP7122469B2 (ja) プレート式熱交換器、及びプレート式熱交換器用の分配器
CN116034246A (zh) 热交换器
KR200164987Y1 (ko) 적층형 열교환기
RU2741169C1 (ru) Кожухопластинчатый теплообменник и пластина блокирования канала для кожухопластинчатого теплообменника
US20170299273A1 (en) Heat exchangers
KR102651402B1 (ko) 열교환기 조립체 및 이를 구비한 온수기
KR20120105790A (ko) 열교환기
JP2005249330A (ja) 熱交換器
KR101497301B1 (ko) 열교환기
JP2005274110A (ja) 積層型熱交換器
JP6292844B2 (ja) 熱交換器
KR20230028014A (ko) 연결형 블록, 헤더 연결체 및 이를 포함하는 응축기