Пакет пластинчатого теплообменника

 

1. ПАКЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕ .ПЛООБМЕННИКА, содержащий перфорированные пластины, перфорации которых расположены со смещением в смежных пластинах и объединены в группы, ограниченные рамками, с образованием каналов для рабочих сред, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и повышения компактности, перфорации в каждом канале имеют эквивалентный диаметр, равный ширине этого канала , и расположены с шагом, составляющим 1,25-2 ширины канала, при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах, составляющем 0,25-0,5 их.шага в канале. 2. Пакет поп.1, отличающий с я тем, что участки пластин между смежными перфорациями в каж (Л дой группе отогнуты на угол 1-6 от плоскости пластин.

СО!03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУБЛИК (!9! (!!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3676228/24-06 (22) 30.09.83 (46) 15.06.85. Бюл. !! 22 (72) В.II.Aëåêñååâ, А.А.Сотников, В.А.Веселов и И.В.Горенштейн (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности и научно-исследовательский институт технологии криогенного машиностроения (53) 621.565.944(088.8) (56) 1. Патент Англии Ф 134483, кл. F 28 F 3/00, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 855372; кл. F 28 F 3/00, 1979., (54) (57) 1. ПАКЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА, содержащий перфорированные пластины, перфорации кото4(з!! F 28 Г 3/00; F 28 D 9/00 рых расположены со смещением в смежных пластинах и объединены в группы, ограниченные рамками, с образованием каналов для рабочих сред, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и повышения компактности, перфорации в каждом канале имеют эквивалентный диаметр, равный ширине этого канала, и расположены с шагом, составляющим 1,25-2 ширины канала, при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах, составляющем

0,25-0,5 их шага в канале.

2. Пакет по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что участки пластин между смежными перфорациями в кажO дой группе отогнуты на угол 1-6 от плоскости пластин.

1161810

Изобретение относится к теплообменным устройствам, конкретно, к пакетам рекуперативных пластинчатых теплообменников и может быть применено при создании эффективной тепло- 5 обменной аппаратуры в криогенной и холодильной теките, энергетике и других отраслях машинбстроения.

Известен теплообменник, содержащий -пакет из ряда пластин с группами IO отверстий, разделенных в радиальном направлении уплотнительными кольцами, образующими каналы для теплообменивающихся потоков 1.1) .

Однако в данном теплообменнике не-IS обходимо применение специальных разделительных колец, кроме того, он характеризуется недостаточными эффективностью теплообмена и компактностью 20

Известен пакет пластинчатого теплообменника, содержащий перфорированные пластины, перфорации которых расположены со смещением в смежных пластинах и объединены в группы, огра- 25 ниченные рамками, с образованием каналов для рабочих сред

Недостатками этого канала являются относительно невысокие интенсивность теплообмена и компактность. ЗО

Цель изобретения — интенсификация тенлообмеиа и повышение надежности.

Эта цель достигается тем, что в пакете пластинчатого теплообменника, содержащем перфорированные пластины, перфорации которых расположены со смещением в смежных пластинах и объединены в группы, рграниченные рамками, с образованием каналов для рабочих сред, перфорации в каждом кана- ле имеют эквивалентный диаметр, равный ширине этого канала, и расположены с шагом, составляющим 1,25-2 ширины канала, при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах, д составляющем 0,25-0,5 их шага в канале.

Причем участки пластин между смежными перфорациями в каждой группе о отогнуты на угол 1-6 от плоскости щ пластин.

На фиг. 1 схематически изображен пакет, на фиг.2 — продольное сечение канала пакета, перфорации в котором имеют шаг, равный 1,33 ширины канала М при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах, равном 0,33 их шага в канале; на фиг.3 - то же, с перфорациями имеющими шаг, равный

1,5 ширины канала при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах равном 0,33 их шага в канале; на фиг.4 — то же, с шагом перфораций, равном удвоенной ширине канала при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах, равном 0,25 их шага в канале; на фиг.5— пакет с кольцевыми каналами; на фиг.6 — развертка по осевому сечению одного иэ кольцевых каналов пакета, перфорации в котором имеют шаг, равный 1,33 ширины канала при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах, равном 0,33 их шага в канале ; на фиг.7 - то же, с перфорациями, имеющими шаг, равный 1,5 ширины канала при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах равном 0,4 нх шага, на фиг.8 - развертка по осевому сечению одного из кольцевых каналов пакета с отогнуты и участками пластин между перфорациями; на фиг.9 — то же, с отогнутыми участками пластин пакета между перфорациями, имеющими шаг, ранвый 1,6 ширины канала, при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах, равном 0,5 их шага; на фиг. 10 — фраг. мент пакета, пластины которого имеют различную форму перфораций.

Пакет содержит перфорированные пластины 1-3, перфорации 4 и 5 которых расположены со смещением s смежных пластинах 1-3 и объединены в группы, ограниченные рамками 6, с образованием каналов 7 и 8 для рабочих сред, причем рамки 6 образуют стенки каналов 7 и 8. Перфорации

4 и 5 в каждом канале 7 или 8 имеют эквивалентный диаметр, равный ширине этого канала, и расположены с шагом, составляющим 1,25-2 ширины канала 7 или 8 при расстоянии между центрами перфораций 4 и 5 в смежных пластинах 1- 3, составляющем

0,25-0,5 их шага в канале 7 или 8.

При этом участки 9 и 10 пластины 1-3 между перфорациями 4 и 5 в каждой группе отогнуты на угол 1-6 от плоскости пластины 1-3 и могут иметь ширину, составляющую 0,25-1 диаметра отверстий 4 и 5.

При расположении, например, перфораций 5 в канале 8 пакета с шагом, равным 1,33 ширины канала 8, и расстоянии между центрами перфора15

При выполнении пакета из пластины

18-20, перфорации 21 в которых расположены с шагом, равным удвоенной ширине канала 7, а расстояние между центрами перфораций 21 в смежных 55 пластинах 18-20 составляет 0,25 шага перфораций 21, ширина участков

22 между ними равна их диаметру. В

3 11618 ций 5 в смежных пластинах 1-3, равном 0,33 их шага, в канале 8 ширина участков 10 между перфорациями

5 составляет 0,33 их диаметра.

В первых трех пластинах 1-3 по

5 высоте пакета перфорации 5 смещены одна относительно другой влево, затем в двух последующих пластинах

2 и 1 вправо, потом снова влево и т.д. При этом участки 10 располо- 1р жены ступенчато по высоте канала 8 ,между перфорациями 5 с образованием в этом канале 8 извипистых проточных трактов 11. Вследствие того, что ширина участков 10, являющихся оребрением стенок канала 7, меньше расстояния между центрами перфораций 5 в смежных пластинах 1-3, тракты 11 канала 8 сообщены между собой. Суммарная поверхность участков 10 оребрения стенок канала 8 относительно велика при их ширине, превышающей 0,25 диаметра перфораций 5. При уменьшении ширины участков 10 до. 0,25 диаметра перфораций 5 поверхность их уменьшается настолько значительно, что влияние этих участков 10 на теплообмен становится неэффективным.

Расстояние между ближайшими по высоте пакета участками 10 составляет в данном случае 1 -3 толщины пластин 1,2 и 3, причем пластины 1

-и 2 выполнены разнотипными, а пластина 3 аналогична пластине однако установлена по отношению к ней реверсивно.

При выполнении пакета из пластин

12-14, перфорации 15 в которых расположены с шагом, составляющим 1,5 ширины канала 8, а расстояние между центрами перфораций 15 в смежных пластинах 12-14 составляет 0,33 шага перфораций 15, ширина участков

16 между ними равна 0,5 их диаметра.

В этом случае извилистые тракты 17 в канале 8 изолированы друг от друга, теплообменная поверхность увеличена, а свободное пространство внутри канала 8 соответственно уменьшено.

10 4 этом случае уменьшается как свободное пространство канала 8, так и его теплообменная поверхность, поскольку участки 22 частично перекрывают друг друга в смежных пластинах 18-20. Извилистые тракты 23 при этом один относительно другого изолированы более надежно, чем цслесообразно при работе со средами, имеющими высокое давление.

Дальнейшее увеличение ширины участ ков ?2 нецелесообразно, так как при превышении ими диаметра перфораций

21 значительно уменьшается как свободное пространство в канале 8, так и общая поверхность участков 22, являющихся в канале 8 теплообменной поверхностью. Нецелесообразно также и уменьшение межцентрового расстояния между перфорациями 21 в смежных пластинах 18-20, так как оно станет меньшим 0,25 шага перфораций 21, неоправданно возрастет поверхность контакта участков 22 и тем самым снизится их теплообменная поверхность.

При выполнении пакета из круглых пластин 24-26 с кольцевыми каналами

8, перфорации 27 в которых расположены с шагом, равным 1,33 ширины каналов 8, а расстояние между центрами перфорации 27 в смежных пластинах

24-26 составляет 0,33 шага перфораций 27, ширина участков 28 между ними равна 0,33 их диаметра. Перфо-. рации 27 в низком пакете смещены в одном направлении с образованием спиральных проточек трактов 29. Ðàñстояние между ближайшими по высоте участками 28 равно двум толщинам пластин 24, 25 или 26; Проточные тракты 22 сообщены между собой при .ширине участков 28, не превышающей

0,5 диаметра перфораций 27, и изолированы при ширине участков 28, превышающей диаметр перфораций 27.

Пакет может быть образован из двух типов пластин 24 и 25, однако количество пластин 24 и 25, которые установлены в пакете реверсивно, при этом должно быть вдвое больше количества пластин 24 или 25, установленных нереверсивно.

При выполнении пакета из круглых пластин 30-34 или при реверсивной установке пластин 30-32 с кольцевыми каналами 8, перфорации 35, в которых расположены с шагом, равным

1,5 ширины канала 8, а расстояние

5 1161810 между центрами перфораций 35 в смежных пластинах 30-34 составляет 0,4 их шага, ширина участков 36 между ними равна 0 5 их диаметра. В этом случае участки 36 расположены ближе 5 к центрам перфораций 35, вследствие чего расстояние между ближайшими по высоте пакета участками 36 сокращается до одной-двух толщин пластин

30-34. В таком пакете спиральные 10 тракты 37 расположены под меньшим углом плоскости поперечного сечения пакета и сообщены между собой.

При выполнении пакета из пластин

38 и 39 с перфорациями 40 участки 41 15 между ними могут быть отогнуты в одну сторону на угол 1-6 от плоскости пластин 38 и 39, При выполнении пакета из пластин

42 и 43 с отогнутыми участками 44 20 между перфорациями 45, имеющими шаг, равный 1,6 ширины канала 8, при расстоянии между центрами перфораций в смежных пластинах 38 и

39, равном 0 5 их шага, ширина И участков 44 равна 0,6 их диаметра.

В этом случае участки 44 располо- жены напротив центров перфораций 45, и расстояние между этими участками

44 равно толщине пластин 38 и 39.

Пакет может быть выполнен из пластин 46, перфорации в которых могут быть выполнены круглыми 47, прямоугольными 48 со скругленными угла-, ми, с параболическими кромками 49 и многоугольными 50 с соответствующими участками 51-54 пластин 46.между ними.

Пакет работает следующим обпазом.

При прохождении по каналам 7 и 8 рабочих сред последние обмениваются между собой теплом через участки

9 и 10 пластин 1-3 и стенки каналов

7 и 8, образованные рамками 6.Теплообмен при этом интенсифицируется за счет участков 9 и 10, являющихся оребрением каналов 7 и 8, а также за счет многократного изменения направления движения в извилистых и спиральных трактах 11, 17 23 и 29.

Компактность пакета при этом повышается за счет того, что каждая из

его пластин является одновременно теплопроводным и разделительным элементом. Кроме того, в результате возможности варьирования геометрическими параметрами пакета, последний может быть использован в широком диапазоне давлений рабочих сред с оптимальной теплоэнергетической эффективностью.

1161810

1161810

ЕЕ6Е8Е0

Фиг Х

2,У

Фиг. б

Л

52

Л

11б!810

51 51 47 47 47

Составитель Ю.Карпенко

Редактор К.Волоп,ук Техред M,Гергель .Корректор1М.Максииииинеп

Заказ 3957/44 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4