Пластинчатый теплообменник

 

Использование: повышение эффективности теплоотвода через пластинчатые теплообменники, применяемые в теплоэнергетической, химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: теплообменник содержит две пластины из прессованных перекрестных нетканых лент из углеродных волокон и термопластичного связующего в объемном соотношении равном (1 1) (1 0,08). 5 ил.

Изобретение относится к теплообменным и теплопередающим устройствам и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках или аналогичной технике, применяемой в теплоэнергетической, химической и других отраслях промышленности.

Известен пластинчатый теплообменник из полимерных материалов, содержащий между подвижной и неподвижной зажимными плитами теплообменные пластины, смежные пары которых образуют взаимно перпендикулярные каналы для теплообменных сред [1] К числу недостатков известного пластинчатого теплообменника следует отнести низкую теплопроводность в трансверсальном направлении по отношению к поверхности пластин теплообменника.

Аналогичными недостатками обладает теплообменник, выполненный в виде многослойного пакета [2] или трехслойной панели, изготовленной прессованием с использованием для наружных слоев стеклопластиковых листов с ребрами жесткости между слоями и краевыми брусками [3] Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению, выбранному в качестве прототипа, является пластинчатый теплообменник, содержащий пакет из чередующихся гладкостенных и гофрированных теплообменных пластин с краевыми брусками, смежные пары которых образуют взаимно перпендикулярные каналы [4] Теплообменник обладает теми же недостатками, что и известные, но имеет повышенную жесткость и прочность.

Задачей изобретения является создание пластинчатого теплообменника с использованием свойств композиционных материалов.

Цель изобретения повышение эффективности теплоотвода через пластинчатый теплообменник.

Цель достигается за счет армирования теплообменных пластин материалами с расправленным волокнистым материалом без искривления текстильной переработкой и оптимального содержания полимерного связующего.

Для этого в пластинчатом теплообменнике, содержащем пакет из чередующихся гладкостенных и гофрированных теплообменных пластин с краевыми брусками, смежные пары которых образуют взаимно перпендикулярные каналы, его гладкостенные и гофрированные теплообменные пластины выполнены из прессованного слоистого пластика на основе перекрестных нетканых лент из углеродных волокон и термопластинчатого связующего, взятых в объемном соотношении равном (1:0,2)-(1:0,08), а краевые бруски из прессованного стеклопластика на основе термопластичного связующего.

На фиг.1 представлен общий вид пластинчатого теплообменника в изометрии; на фиг. 2 то же, вид в плане; на фиг.3 то же, вид спереди; на фиг.4 то же, вид сбоку; на фиг.5 структура теплообменных пластин.

Пластинчатый теплообменник содержит пакет из чередующихся гладкостенных и гофрированных теплообменных пластин 1 и 2 с краевыми брусками 3 и 4, смежные пары которых образуют взаимно перпендикулярные каналы 5 и 6. Гладкостенные и гофрированные теплообменные пластины 1 и 2 выполнены из прессованного слоистого пластика на основе перекрестных нетканых лент 7 и 8 из углеродных волокон и термопластичного связующего, взятых в объемном соотношении равном (1:0,2)-(1:0,08).

Краевые бруски 3 и 4 выполнены из прессованного стеклопластика на основе термопластичного связующего.

В качестве термопластичного материала использовался полисульфон.

Объемное соотношение углеродного волокна и термопластичного связующего выбрано исходя из технологических возможностей пропитки термопластичным связующим углеродных волокон и скрепления их слоев между собой.

Наличие термопластичного связующего меньше минимального, указанного в соотношении, не обеспечивает гарантированной склейки углеродных волокон, материал все еще проницаем для теплообменных сред, что отрицательно сказывается на обеспечении надежности герметичности теплообменных пластин. При минимальном содержании термопластичного связующего в указанном пределе обеспечивается надежная герметичность пластин от поперечной проницаемости. На соотношение термопластичного материала в пластинах очень сильное влияние оказывает его вязкость. Вязкость расплава меньше, если температура переработки термопластичного материала выше, и, наоборот, вязкость расплава выше, если температура его переработки ниже установленной, что диктует поддержание режимов в заданных пределах при переработке материалов. Содержание термопластичного материала в теплообменной пластине выше максимального является избыточным, так как способ прессования позволяет выдерживать заданное количество термопластичного связующего в пределах соотношения и перерасход связующего приводит к лишним затратам, что невыгодно. При этом в указанных пределах соотношений пластины, изготовленные на основе слоистого пластика из углеродных волокон и термопластичного связующего, имеют наиболее эффективные характеристики теплопроводности с рассматриваемой структурой стенки и конструкцией пластины.

Использование пластинчатого теплообменника заключается в следующем.

К пластинчатому теплообменнику подсоединяются кожухи-коллекторы, весь комплект устанавливается в корпусе герметичного теплообменного аппарата (не показано). При различных давлениях теплообменных сред пластины теплообменника подвергаются соответствующему нагружению, через них в условиях перепада температур происходит соответствующая теплопередача. Чем больше углеродных волокон спакетировано в слоистых пластинах теплообменника, тем выше эффективность теплопередачи. Наивысшие показатели теплопередачи получены в пластинах из углеродного волокна и термопластичного связующего в указанных их объемных соотношениях.

Опытно-экспериментальные работы, проведенные с изготовлением и испытанием пластинчатых теплообменников с использованием предложенного технического решения, показали положительные результаты по получению пластин с повышенными теплопроводными характеристиками. Их получение требует развития нового направления техники.

Таким образом, предложенное техническое решение при реализации в пластинчатых теплообменных аппаратах с получением новых свойств является высокоэффективным, такие пластинчатые теплообменники промышленно воспроизводимы.

Формула изобретения

ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий пакет из чередующихся гладкостенных и гофрированных теплообменных пластин с краевыми брусками, смежные пары которых образуют взаимно перпендикулярные каналы, отличающийся тем, что его гладкостенные и гофрированные теплообменные пластины выполнены из прессованного слоистого пластика на основе тканых лент из углеродных волокон и термопластичного связующего, взятых в объемном соотношении от 1:0,2 до 1:0,08, а краевые бруски из прессованного стеклопластика на основе термопластичного связующего.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5