SU1760301A1 - Пакет матричного теплообменника и способ его изготовлени - Google Patents

Abstract

Использование: дл  обеспечени  теплообмена между жидкими или газообразными теплоносител ми в матричных теплообменниках , примен емых в различных област х теплоэнергетики. Сущность изобретени : пакет матричного теплообменника содержит перфорированные пластины из высокотеплопроводного алюмини . Между ними размещены прокладки из трехслойного полиметалла . Последний состоит из центрального сло  титана, плакированного с двух сторон алюминием. Состав этого алюмини  близок к составу материала пластины. Трехслойный полиметалл прокладок получают сваркой взрывом. Затем его прокатывают до требуемой толщины. Соедин ют перфорированные пластины с прокладками диффузионной сваркой. 2. с. п. ф-лы, 3 ил. со

Description

Изобретение относитс  к области энергомашиностроени , в частности, к устройствам теплообмена между жидкими или газообразными теплоносител ми.

Известны конструкции матричных теплообменников, изготовленные из металлических высокотеплопроводных перфорированных пластин и расположенных между ними металлических прокладок. Герметичное соединение пластин и прокладок в единую матрицу осуществл етс  либо с помощью склеивани  либо диффузионной сваркой.

Высока  эффективность теплообмена (КПД 0,95) достигаетс  в том случае, когда продольный (вдоль оси Y)тепловой поток по стенкам матрицы от теплого конца к холодному незначителен.

Недостатком клееных конструкций матриц  вл ютс  ограниченные прочность и надежность .

При соединении элементов матрицы диффузионной сваркой перфорированные пластины изготавливают из высокотеплопроводной меди,а прокладки-из низкотеплопроводной стали, например, антикоррозионной , котора  в этой конструкции выполн ет роль термосопротивлени .

Продольна  теплопроводность стенок матрицы снижает эффективность теплообменника , а повышение теплопроводности вдоль оси X повышает его эффективность.

Известен матричный теплообменник, который содержит прокладку, состо щую из разнородных двух металлов с высокой и низкой теплопроводностью (а. с. СССР №

VI

S

со

о

916958, кл. F 28 F 3/08, 1982 г). При этом часть прокладки, состо ща  из материала с высокой теплопроводностью, снижает термическое сопротивление перфорированной пласгм.нL.I (вдоль оси X), расположенной в зоне стен и.

Недостатком такой конструкции теплообменника  зс: етс  то, что примен емые в нем металлы (медь и сталь) имеют большую плотность, ьс.пгдствие чего теплообменник приобретает большую массу. Кроме того, перфораци , имеюща с  в пластине, увеличивает термическое сопротивление стенки в направлении X, что отрицательно сказываетс  на КПД теплообменного аппарата,

Аналогичный за вленному  вл етс  способ изготовлени  матричного теплообменника путем сварки последовательно чередующихс  перфорированных металлических пластин и прокладок.

Однако этот способ имеет ограниченное применение, поскольку соединение реализуют путем диффузионной сварки элементов из металлов большой плотности, что ведет к чрезмерному увеличению массы теплообменника.

Известен способ механического соединени  разнородных пластин в пакете плоского теплообменника, изготовленного из легких металлов, описанный в за вке ЕПВ №0110311. В этой за вке описана конструкци  теплообменника, состо щего из нескольких слоев 1 и 2 (см. фиг. 3) разного металла, причем из за вки следует, что зтм слои сваривают и прокатывают при изготовлении всего пакета теплообменника, Недостатком этой, конструкции и способа ее изготовлени   вл етс  то, что предложенный с за вке ЕПВ Ms 0110311, пакет теплообменника состоит всего из трех или п ти тонких слоев разнородного металла и в случае большого количества слоев (несколько дес тков или сотен)его прокатка становитс  невозможном. Кроме того, в рассматриваемой за вке ЕВП №0110311 свариваемые пластины и прокладки не имеют перфорации и окон. Наличие перфорации в пластинах и окон в прокладках матричного теплообменника требует при сварке пакета (матрицы) их строгого совпадени , что невозможно обеспечить при изготовлении матрицы теплообменника способом, описанным в за вке ЕПВ.

Целью изобретени   вл етс  снижение массы, удешевление конструкции и повышение эффективности теплообмена за счет уменьшени  продольного теплового потока.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в матричном теплообменнике, содержащем подключенный к коллектору па-

кет перфорированных пластин из высокотеплопроводного металла, чередующихс с прокладками из низкотеплопроводного металла перфорированные пластины выполнены из

легкого листового металла, например, алюмини , а прокладки - из листового трехслойного легкого полиметалла, например, титана, плакированного с обеих сторон высокотеплопроводным алюминием, близким по составу к

0 материалу перфорированных пластин.

Поставленна  цель также достигаетс  тем, что в способе изготовлени  матричного теплообменника путем механического соединени  последовательно чередующихс 

5 перфорированных пластин и прокладок, трехслойные полиметаллические прокладки получают путем сварки взрывом с последующей прокаткой до толщины требуемого размера, а соединение перфорированных

0 пластин с прокладками осуществл ют методом диффузионной сварки.

За вленна  совокупность операций способа в указанной последовательности обеспечивает получение конструкции мат5 ричного теплообменника с достижением по- ложительного эффекта, заключенного в цели изобретени  - снижение массы, удешевление конструкции и повышение эффективности теплообмена за счет уменьшени 

0 продольного теплового потока.

На фиг. 1 представлен матричный теп- лообменик, общий вид; на фиг. 2 - фрагмент матрицы по фиг. 1; на фиг, 3 - фрагмент теплообменника-прототипа по за вке ЕПВ

5 №0110311.

Матричный теплообменник содержит подключенный к коллектору 1 пакет, набранный из пластин 2 с отверсти ми 3. Пластины 2 выполнены из легкого металла,

0 например алюмини , Между пластинами 2 размещены прокладки из листов трехслойного легкого полиметалла. Средний слой А прокладок изготовлен из титана, плакированного с обеих сторон высокотеплопро5 водным алюминием 5. Состав этого алюмини  близок по составу к алюминиевому материалу пластин 2.

Матричный теплообменник изготавливают следующим способом.

0 Пакет образуют набором алюминиевых пластин 2 с отверсти ми 3, последовательно чередующихс  с прокладками, изготовленными из титана 4, плакированного с обеих сторон высокотеплопроводным алюминием

5 5, Соединение титанового листа с алюминиевыми с получением трехслойных полиметаллических прокладок осуществл ют сваркой взрывом, с помощью которой удаетс  прочно соединить между собой практически любые металлы. После сварки

взрывом листовой трехслойный металл прокатывают до нужной толщины. Соединение перфорированных пластин 2 с прокладками осуществл ют путем диффузионной сварки.

В этом случае методом диффузионной сварки свариваютс  практически однородные металлы: алюминиевые пластины 2 и внешние алюминиевые слои 5 трехслойных прокладок. Это обеспечивает прочность и герметичность соединени  указанных эле- ментов всей матрицы.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплый теплоноситель GL через коллектор 1 подводитс  к матрице и омывает по- верхность перфорированных пластин 2 с отверсти ми 3, отдава  им свое тепло. Далее этот поток тепло передаетс  за счет теплопроводности пластин 2 (вдоль оси X) той их части, котора  омываетс  холодным теп- лоносителем GX. В результате температура холодного теплоносител  повышаетс , а теплого - понижаетс . Наличие трехслой- ных прокладок, содержащих средний титановый слой 4, плакированный с обеих сторон алюминием 5, обеспечивает требуемый зазор между перфорированными пластинами 2. При этом титановый слой прокладок резко снижает продольный поток тепла по стенкам, который отрица- тельно вли ет на эффективность теплообменника .

Пример реализации способа. По предлагаемому способу изготовлен теплообменник размером 120x45x105 мм из алю-

миниевых пластин и прокладок из титана плакированного с обеих сторон алюминием Толщина алюминиевых пластин 0,5 мм, толщина прокладок 0,9 мм, где толщина среднего титанового сло  0,3 мм, а наружных слоев из алюмини  0,3 мм. Количество слоев пластин и прокладок 100,

Предварительные испытани  показали, что образцы, собранные при помощи сварки взрывом и диффузионной сваркой имеют требуемую прочность и герметичность и обладают низкой продольной теплопроводностью матрицы.

Claims (2)

1.Пакет матричного теплообменника содержащий перфорированные пластины из высокотеплопроводного металла и РС.З мещенные между ними прокладки из HI - котеплопроводного метал па, отличаю щ и и с   тем, что, с целью   массы и повышени  эффек чв сг/ зь счет снижени  продольного теп,к:ього потока , прокладки выполнены из титана, плакированного алюминием, из которого выполнены и перфорированные ггчьпчны

2.Способ изготовлени  пакета матричного теплообменника путем сварки перфорированных пластин и прокладо.х выполненных из прокатанных листов полиметалла , отличающийс  тем листы полиметалла дл  прокладок образуют сваркой взрывом, а после их прокатки до требуемой толщины соедин ют с перфорированными пластинами диффузионной сваркой.

i

Gx

Фиг. I

GT i

I 2:{

Фиг. Z