Мембранный теплообменник

Изобретение предназначено к использованию в приточно-вытяжных вентиляционных системах жилых и производственных зданий. Мембранный теплообменник содержит теплообменную мембрану, выполненную из тонкостенного листа зигзагообразной формы с образованием ребер, перпендикулярных длинной стороне листа. Теплообменная мембрана установлена в фиксирующую ее обойму таким образом, что торцы мембраны герметизированы, а в противоположных сторонах обоймы выполнены щели для пропуска воздуха. Обеспечивается повышение эффективности передачи тепла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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.

Существующие известные функционально аналогичные устройства представлены в основном пластинчатыми теплообменниками, в которых используются те же принципы передачи тепловой энергии.

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°.

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],

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании изобретения, заключается в создании теплообменника, параметры и характеристики которого удовлетворяют заданным требованиям.

Технический результат - повышение эффективности передачи тепла достигается за счет значительной площади соприкосновения поверхностей мембраны с потоками воздуха при небольшом объеме теплообменного устройства.

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.

Новизна устройства заключается в способе изготовления теплообменной мембраны, ее форме, конструкции картриджа теплообменника, а также в компоновке элементов мембранного теплообменника.

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°.

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.

На фиг. 1 представлена схема изготовления теплообменной мембраны.

На фиг. 2 представлена схема сборки картриджа теплообменника.

На фиг. 3 схематично показана устройство мембранного теплообменника, теплообменная мембрана условно показана линией, стрелками показаны направления потоков воздуха.

Устройство состоит из сменного картриджа и корпуса.

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.

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.

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.

При необходимости в корпусе может размещаться несколько картриджей, работающих последовательно и/или параллельно.

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).

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.

2. Мембранный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что указанная мембрана изготовлена из прямоугольного листа алюминиевого сплава толщиной 0,2-0,5 мм.

3. Мембранный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что площадь поверхности мембраны составляет 100 м2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике, а в частности к теплообменным аппаратам с рекуперативной передачей тепла, и может быть использовано в химической, пищевой и смежных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области теплотехники и может найти применение в паровых и газовых турбинах, а также в авиационных газотурбинных двигателях и энергетических установках.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства, а именно, для интенсификации процесса теплопередачи и снижения скорости образования накипи в теплообменниках ГТУ.

Пластина (1) для пластинчатого теплообменника (12) для использования в системе (9) для концентрирования веществ в воде. Теплообменная зона (2) определяет множество первых каналов на первой поверхности пластины (1) и множество вторых каналов на второй поверхности пластины (1).

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано при воздушном охлаждении газов и жидкостей вне помещений без принудительной подачи охлаждающего воздуха.

Пластинчатый теплообменник высокого давления, содержащий корпус (2), который имеет оболочку (3), верхнюю крышку (4) и нижнюю крышку (5), которые соединяются для образования камеры (14), стопку (20) теплопередающих пластин, которая располагается внутри камеры (14), теплопередающие пластины имеют отверстия в виде сквозных полостей в теплопередающих пластинах, отверстия образуют пространство (24) в стопке (20) пластин, в котором протекает первая текучая среда (F1), причем элемент (50) усиления простирается через отверстия в теплопередающих пластинах и соединяется с каждой из крышек - с верхней крышкой (4) и нижней крышкой (5) для удерживания крышек (4, 5), когда пластинчатый теплообменник подвергается давлению со стороны любой из текучих сред - первой текучей среды (F1) и второй текучей среды (F2), которая протекает через пластинчатый теплообменник.

Теплопередающая пластина (10) кожухопластинчатого теплообменника (100), причем теплопередающая пластина (10) имеет тело (11) пластины, имеющее первую и вторую стороны (111, 112), противоположные по отношению друг к другу в направлении, перпендикулярном к телу (11) пластины; и выступ (12), отходящий от тела (11) пластины в направлении от первой стороны (111) ко второй стороне (112), проходящий вдоль участка (115S) периферии (115) тела (11) пластины и имеющий первый конец (121) и второй конец (122).

Панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, содержит наружную поверхность (22), которая предназначена для обдувания воздушным потоком и начиная от которой выполнены пластинки (26) в заранее определенных первом и втором главных направлениях, при этом полости (20) образуют резонаторы Гельмгольца и соединены с первыми концами (30) воздушных каналов, вторые концы которых сообщаются с упомянутым воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения упомянутых резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении, по меньшей мере одну масляную камеру (16), расположенную между упомянутой наружной поверхностью и упомянутой по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом, причем, упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в упомянутых пластинках.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации теплоты вытяжного воздуха при вентиляции жилых и другого назначения помещений.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Изобретение заключается в том, что в теплообменнике (1), содержащем верхнюю пластину (2) и нижнюю пластину (3), а также множество структурированных пластин (4, 5), расположенных между верхней пластиной (2) и нижней пластиной (3), смежные структурированные пластины (4, 5) взаимодействуют друг с другом для образования каналов (10) для первичной текучей среды и каналов (11) для вторичной текучей среды между соседними структурированными пластинами (4, 5), при этом теплообменник (1) содержит по меньшей мере два набора структурированных пластин (14, 15).

Изобретение предназначено к использованию в приточно-вытяжных вентиляционных системах жилых и производственных зданий. Мембранный теплообменник содержит теплообменную мембрану, выполненную из тонкостенного листа зигзагообразной формы с образованием ребер, перпендикулярных длинной стороне листа. Теплообменная мембрана установлена в фиксирующую ее обойму таким образом, что торцы мембраны герметизированы, а в противоположных сторонах обоймы выполнены щели для пропуска воздуха. Обеспечивается повышение эффективности передачи тепла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх