Пластинчатый теплообменный аппарат

Авторы патента:

F28D9 - Теплообменные аппараты с неподвижными плоскими или пластинчатыми каналами для двух теплоносителей, причем оба теплоносителя контактируют с разделяющими стенками канала

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к пластинчатым теплообменным аппаратам, и может быть использована в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для нагрева или охлаждения жидких и газообразных сред. В основу полезной модели поставлена задача создания надежной и долговечной конструкции пластинчатого теплообменного аппарата за счет упрощения его конструкции и обеспечения промывки каналов для теплоносителей. Теплообменный аппарат содержит корпус, образуемый прижимными плитами 1, 2 и коробами 3, 4 пакетов теплообменных пластин 5, 6, стянутых между собой стяжками 7. Через короба 3, 4 выведены патрубки 8, 9, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин 10, 11. Прижимные плиты 1, 2 снабжены патрубками для подвода и отвода теплоносителя из корпуса, а между каждой прижимной плитой и смежным с ней коробом установлены уплотнительные прокладки 14. При двух и более пакетах теплообменных пластин 5, 6 они закрепляются на раме 15 вместе с промежуточной плитой 18, снабженной со стороны указанных пакетов уплотнительными прокладками 19. Теплоноситель I поступает через патрубок 8 в коллектор 10, откуда направляется в межпластинные щелевые каналы 24 и отводится из аппарата через коллектор 11 и патрубок 9. Теплоноситель II поступает через патрубок 25 в смежные межпластинные щелевые каналы 27 из корпуса аппарата и отводится через патрубок 26. Для промывки межпластинных щелевых каналов 24 промывная жидкость подается под давлением в один из коллекторов 10, 11 соответствующего пакета пластин и отводится из противоположного коллектора. Для промывки межпластинных щелевых каналов 27 промывная жидкость подается под давлением в форсунки промывного устройства и направляется непосредственно в указанные каналы. 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 6 стр., 7 ил.

Известен пластинчатый теплообменник для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями, содержащий корпус с отверстиями в боковой стенке для входа и выхода первого теплоносителя и установленный в корпусе пакет теплообменных пластин, которые размещены попарно таким образом, что между пластинами каждой пары образован канал для протока второго теплоносителя, а между парами пластин каналы для протока первого теплоносителя. При этом пластины неразъемно соединены между собой по периметру пластин и периметру отверстий для протока второго теплоносителя, образуя неразборный пакет, содержащий фиксированное число пластин (см. Европейскую заявку 0434553, МПК F28D 9/00, опубл. 1990).

Недостатком описанного теплообменника является фиксированная для каждого типоразмера длина проточного тракта теплоносителей, а также фиксированное число пластин в пакете, определяемое высотой корпуса, что ограничивает эксплуатационные возможности теплообменника и увеличивает типоразмерный ряд при проектировании теплосистем. Еще одним недостатком известной конструкции является затрудненный доступ к поверхностям пластин для чистки и контроля их состояния, ремонта или замены пакета, а также отсутствие в ней каких-либо приспособлений для промывки каналов, образованных внутри попарно спаянных пластин для протока второго теплоносителя.

Наиболее близкой к заявляемой (прототипом) является конструкция пластинчатого теплообменника, включающая корпус и установленный в нем разборный пакет пластин, разделенный перегородками на секции. В пакете пластины неразъемно соединены по замкнутым контурам в группы, в том числе попарно. Схема течения теплоносителей по секциям определяется взаимным расположением отверстий в соседних перегородках. Теплообменник имеет регулируемые характеристики, поскольку число пластин, а также число и положение перегородок в пакете могут изменяться (см. патент РФ на изобретение 2042911, МПК F28D 9/00, опубл. 27.08.1995).

При работе теплообменника теплоносители пропускаются по системе каналов, образованных теплообменными пластинами, перегородками и стенкой корпуса, между входными и выходными коллекторами. При этом первый теплоноситель поступает в коллекторы пакетов пластин и движется во внутреннем пространстве между сваренными пластинами, а второй теплоноситель движется в пространстве корпуса снаружи попарно сваренных пластин.

К недостаткам рассматриваемой конструкции относится повышенная сложность сборки элементов, а также отсутствие промывки каналов для теплоносителей.

В основу полезной модели поставлена задача создания надежной и долговечной конструкции пластинчатого теплообменного аппарата за счет упрощения его конструкции и обеспечения промывки каналов для теплоносителей.

Поставленная задача решается благодаря тому, что пластинчатый теплообменный аппарат, содержащий корпус с расположенными в нем параллельно друг другу теплообменными пластинами, жестко соединенными по контуру и коллекторным отверстиям в один или несколько пакетов с образованием двух систем каналов для теплоносителей, по которым один из теплоносителей попадает в межпластинные щелевые каналы через коллекторные отверстия, а второй - в смежные межпластинные щелевые каналы, соединенные по теплоносителю с внутренним пространством корпуса аппарата, согласно полезной модели, снабжен прижимными плитами, между которыми размещен, по меньшей мере, один пакет пластин, при этом каждый пакет установлен в коробе, через который выведены патрубки, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин, и который не имеет стенок со стороны торцов пластин пакета, прижимные плиты снабжены патрубками для подвода и отвода теплоносителя из корпуса, а между каждой прижимной плитой и смежным с нею коробом установлены уплотнительные прокладки.

В предпочтительном варианте реализации полезной модели аппарат содержит раму и, по меньшей мере, одну промежуточную плиту, установленную на указанной раме между пакетами пластин и снабженную со стороны указанных пакетов уплотнительными прокладками.

Еще в одном варианте реализации полезной модели пакеты пластин закреплены на раме шарнирно.

В другом варианте конструкции теплообменные пластины имеют преимущественно овальную форму.

Снабжение аппарата прижимными плитами, между которыми размещены один или несколько пакетов пластин, установленных в отдельных коробах, позволяет получить простую и надежную сборную конструкцию корпуса, а также легко организовать системы каналов для теплоносителей.

Наличие рамы и промежуточной плиты, установленной на раме между пакетами пластин, увеличивает жесткость конструкции аппарата при его работе под высоким давлением, а также обеспечивает надежную герметизацию корпуса за счет шарнирной подвески на раме указанных пакетов пластин.

Придание теплообменным пластинам овальной формы повышает эффективность промывки межпластинных щелевых каналов, соединенных по теплоносителю с коллекторами пластин.

Перечисленные особенности полезной модели теплообменного аппарата позволяют устранить недостатки рассмотренных выше известных конструкций, обеспечивая тем самым решение поставленной задачи.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - заявляемый теплообменный аппарат в сборе;

фиг.2 - теплообменный аппарат с одним пакетом пластин (в разобранном виде);

фиг.3 - теплообменный аппарат с двумя пакетами пластин (в разобранном виде);

фиг.4 - конструкция пакета пластин;

фиг.5 - фрагмент сечения А-А на фиг.4;

фиг.6 - теплообменная пластина с гофрированной поверхностью;

фиг.7 - плоская теплообменная пластина с выпуклостями (пуклями);

Теплообменный аппарат (фиг.1, 2, 3) содержит корпус, образуемый прижимными плитами 1, 2 и коробами 3, 4 пакетов теплообменных пластин 5, 6, стянутых между собой стяжками 7.

Как показано на фиг.2, пакет пластин 5 установлен в коробе 3, через который выведены патрубки 8, 9, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин 10, 11 (фиг.4) и не имеющие стенок со стороны торцов пластин пакета. Прижимные плиты 1, 2 снабжены патрубками для подвода и отвода теплоносителя из корпуса, а между каждой прижимной плитой и коробом 3 установлены уплотнительные прокладки 14.

При наличии двух пакетов теплообменных пластин 5, 6 (фиг.1, 3) в конструкцию аппарата добавлена рама 15, на которой указанные пакеты закреплены при помощи шарниров 16, 17. На этой же раме между пакетами пластин 5, 6 установлена промежуточная плита 18, снабженная со стороны указанных пакетов уплотнительными прокладками 19. Пакет пластин 6 установлен в коробе 4, через который выведены патрубки 20, 21, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин 10, 11 (фиг.4).

Каждый пакет 5, 6 состоит преимущественно из набора однотипных теплообменных пластин 22 (фиг.6) или 23 (фиг.7), жестко соединенных по контуру и коллекторным отверстиям 10, 11 с образованием двух систем каналов для теплоносителей. При этом один из теплоносителей попадает через коллекторные отверстия 10, 11 в межпластинные щелевые каналы 24, а второй - через патрубки 25, 26, предусмотренные соответственно на прижимных плитах 1, 2, попадает в смежные межпластинные щелевые каналы 27, соединенные по теплоносителю с внутренним пространством корпуса аппарата (фиг.5).

Теплообменный аппарат работает следующим образом.

В конструкции аппарата с одним пакетом пластин 5, изображенной на фиг.2, теплоноситель I поступает через патрубок 8 в коллектор 10, откуда направляется в межпластинные щелевые каналы 24 и отводится из аппарата через коллектор 11 и патрубок 9. Одновременно теплоноситель II поступает через патрубок 25 в смежные с каналами 24 межпластинные щелевые каналы 27, соединенные по теплоносителю с внутренним пространством корпуса аппарата, и после осуществления процесса теплообмена с теплоносителем I отводится из корпуса через патрубок 26.

В конструкции аппарата с двумя пакетами пластин 5, 6, изображенной на фиг.1 и 3, теплоноситель I поступает через патрубок 20 в коллектор 10 пакета пластин 6, откуда направляется в межпластинные щелевые каналы 24 этого пакета через коллектор 11 и патрубок 21, соединенный с патрубком 8 пакета пластин 5, и в межпластинные щелевые каналы 24 пакета 5, после чего отводится из аппарата через патрубок 9. Схема прохождения теплоносителя II аналогична описанной выше для конструкции с одним пакетом пластин 5, однако, в отличие от нее, процесс теплообмена между теплоносителями осуществляется в данном случае одновременно в прямотоке и в противотоке.

Для промывки межпластинных щелевых каналов 24 промывная жидкость подается под давлением в один из коллекторов 10, 11 соответствующего пакета пластин и отводится из противоположного коллектора. Для промывки межпластинных щелевых каналов 27 промывная жидкость подается под давлением в форсунки промывного устройства и направляется непосредственно в указанные каналы.

При необходимости ремонта или ревизии пакета пластин аппарат разбирается, как это показано на фиг.2, 3, и проблемный пакет удаляется для ремонта либо заменяется на новый.

Полезная модель не ограничивается описанными выше конструкциями теплообменного аппарата, приведенными лишь в качестве примеров ее использования. В заявляемом объеме существенных признаков полезной модели возможны другие компоновки пакетов пластин, а также другие схемы осуществления процессов теплообмена между теплоносителями, количество которых может быть и больше двух. При этом могут применяться теплообменные пластины с самыми разнообразными рифлениями теплообменных поверхностей.

Заявляемый теплообменный аппарат может эксплуатироваться как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях, и использоваться для охлаждения и нагрева различных жидкостей и газов, а также в качестве конденсатора и испарителя.

1. Пластинчатый теплообменный аппарат, содержащий корпус с расположенными в нем параллельно друг другу теплообменными пластинами, жестко соединенными по контуру и коллекторным отверстиям в один или несколько пакетов с образованием двух систем каналов для теплоносителей, по которым один из теплоносителей попадает в межпластинные щелевые каналы через коллекторные отверстия, а другой - в смежные межпластинные щелевые каналы, соединенные по теплоносителю с внутренним пространством корпуса аппарата, отличающийся тем, что он снабжен прижимными плитами, между которыми размещен, по меньшей мере, один пакет пластин, при этом каждый пакет установлен в коробе, через который выведены патрубки, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин, и который не имеет стенок со стороны торцов пластин пакета, прижимные плиты снабжены патрубками для подвода и отвода теплоносителя из корпуса, а между каждой прижимной плитой и смежным с нею коробом установлены уплотнительные прокладки.

2. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он содержит раму и, по меньшей мере, одну промежуточную плиту, установленную на указанной раме между пакетами пластин и снабженную со стороны указанных пакетов уплотнительными прокладками.

3. Теплообменный аппарат по п.2, отличающийся тем, что пакеты пластин закреплены на раме шарнирно.

4. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что теплообменные пластины имеют преимущественно овальную форму.