Теплообменник

Полезная модель относится к теплообмен ному оборудованию и может быть использована в энергетической, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в рекуператорах тепла, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве в качестве отопительного радиатора или конвектора, который может устанавливаться на трубы отопления, а также в виде теплых стен, потолков или полов. Теплообменник содержит одну или несколько секций, объединенных одно- или многорядно по глубине и/или по высоте. По меньшей мере, одна стенка секции выполняется из оребренных тонколистовых панелей, в частности, биметаллических, изготовленных с помощью сварки токами высокой частоты, например, с заданным радиусом кривизны или в виде замкнутой обечайки. Стенки секции устанавливаются заданным образом друг относительно друга или соединяются разборным или неразборным соединением с возможностью получения внутреннего и/или внешнего продольного и/или поперечного оребрения секции. Предлагаемый теплообменник обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик при снижении металлоемкости.

Настоящая полезная модель относится к теплообменному оборудованию и может быть использована в качестве оребренного теплообменника в энергетической, химической и нефтегазовой промышленности, а также, в качестве секционного отопительного радиатора или конвектора в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Известен теплообменник, секционный отопительный радиатор из чугуна, имеющий оребрение, например, [1]. Теплообменник представляет собой последовательно соединенные секции, каждая из которых имеет полые внутри вертикальные теплоотдающие ребра, расположенные двухрядно по глубине. Теплоотдача известного теплообменника происходит в основном за счет лучистой составляющей. Недостатком известного теплообменника является большая металлоемкость, невысокая механическая прочность, повышенная тепловая инерция, сложность монтажа и демонтажа. К недостатку известного теплообменника следует также отнести наличие малых сечений для прохода теплоносителя, что приводит к зарастанию прохода соляными пробками и к забиванию теплообменника грязью.

Известен теплообменник, секционный отопительный радиатор, имеющий оребрение [2]. Теплообменник содержит трубы для прохода теплоносителя с закрепленными на них вертикальными теплоотдающими ребрами в виде пластин. В отличие от чугунного радиатора теплоотдача известного теплообменника происходит преимущественно за счет конвекции.

При этом известный теплообменник имеет меньшую металлоемкость и меньшую тепловую инерцию, чем чугунный радиатор, а также более удобен при монтаже, демонтаже и эксплуатации. Недостатком известного теплообменника является невысокая эффективность теплопередачи, связанная с недостаточно полным контактом ребер с трубами, по которым проходит теплоноситель.

Прототипом настоящего изобретения следует считать теплообменник, секционный отопительный радиатор панельного типа "Конрад-РСВ-3" с оребрением, модель 22 [3]. Секция теплообменника состоит из двух прямоугольных гофрированных тонколистовых стальных стенок одинаковой формы и размера, которые соединяются между собой неразъемным соединением (сваркой) с образованием каналов для прохода теплоносителя. При этом на одной из стенок каждой секции имеется внешнее П-образное оребрение тонкой стальной лентой, которое прикреплено к стенке секции точечной сваркой. Теплообменник имеет невысокую металлоемкость и невысокую тепловую инерцию, прост в конструкции, удобен и надежен в эксплуатации. Теплоотдача теплообменника по прототипу определяется лучистой составляющей от поверхности стенок и конвективной составляющей от поверхности П-образного оребрения. Недостатком устройства по прототипу следует считать невысокую эффективность теплопередачи, связанную с недостаточно развитой поверхностью теплообмена стенок секции, а именно, гофр, имеющих вид широких ребер малой высоты с плавными контурами. Недостатком является также невысокая эффективность теплоотдачи от нагретой поверхности стенки к элементам оребрения за счет их неполного контакта, что связано

с использованием для крепления ленты оребрения точечной сварки. Кроме того, геометрические параметры П-образного оребрения не обеспечивают эффективной конвекции, задерживая тепло.

В связи с указанными техническими и технологическими недостатками использования устройства по прототипу существует задача создания устройства, теплообменника, имеющего более высокие эксплуатационные характеристики, при снижении металлоемкости и при расширении возможности применения.

Поставленная задача решается авторами следующим образом.

В известном теплообменнике, содержащем, по меньшей мере, одну секцию, имеющую оребрение, и содержащую стенки, выполненные из тонкого металлического листа, каждая стенка секции выполнена заданной формы, заданного размера и, например, с заданным радиусом кривизны, в частности, с переменным радиусом кривизны по длине или по ширине стенки, причем, по меньшей мере, одна из стенок секции выполнена из оребренной тонколистовой панели, в частности, биметаллической, изготовленной с помощью сварки токами высокой частоты, например, в виде замкнутой обечайки, при этом стенки секции установлены заданным образом друг относительно друга с возможностью получения продольного и/или поперечного наружного и/или внутреннего оребрения секции и, например, соединены друг с другом для прохода теплоносителя разборным или неразборным соединением заданным образом, например, с образованием дополнительных теплоотдающих ребер за счет одной или нескольких стенок секции, при этом секции расположены, например, однорядно или многорядно по высоте

и/или по глубине теплообменника с возможностью сдвига любой секции в любой плоскости от оси симметрии, причем, по меньшей мере, одна секция теплообменника может быть выполнена, например, с верхней защитной крышкой или с защитным каркасом.

В некоторых случаях, по меньшей мере, одна стенка секции теплообменника выполнена из нержавеющей стали или из других сплавов, в частности с внутренним антикоррозийным покрытием.

В некоторых случаях, по меньшей мере, одна стенка секции теплообменника, выполненная из биметаллической оребренной тонколистовой панели, изготовлена из стальных или медных листов с алюминиевыми ребрами.

При этом в некоторых случаях, по меньшей мере, две секции теплообменника выполнены, по меньшей мере, с одной общей для секций стенкой.

При этом в некоторых случаях, по меньшей мере, одна секция теплообменника дополнительно снабжена охладителем или нагревателем, например, трубой отопления, змеевиком, электрическим нагревателем или радиатором, который, являясь теплоносителем, расположен внутри секции, при этом теплообменник может быть снабжен необходимым количеством отверстий для входа и выхода теплоносителя, а также необходимыми элементами крепления.

При этом в некоторых случаях, по меньшей мере, одна секция теплообменника снабжена, по меньшей мере, одной внутренней перегородкой заданной геометрии и конфигурации, например, в виде пластины, которая прикреплена к внутренней стороне стенки секции, например, к одной или к обеим боковым стенкам.

При этом в некоторых случаях, верхняя защитная крышка выполнена заданной формы и размера, например, по меньшей мере, с одним воздуховыпускным отверстием заданной формы и размера, при этом крышка выполнена, например, составной и/или откидной.

При этом в некоторых случаях защитный каркас выполнен, по меньшей мере, с одним с воздуховыпускным отверстием заданной формы и размера, например, расположенным между наружными ребрами теплообменника.

При этом в некоторых случаях защитный каркас теплообменника выполнен составным, например, таким, чтобы представлять собой в закрытом состоянии цельную поверхность, а в открытом состоянии - с возможностью поворота составных частей каркаса на заданный угол.

При этом в некоторых случаях, по меньшей мере, одна секция теплообменника дополнительно снабжена, по меньшей мере, одним полотенцесушителем, например, съемным.

Технический результат от применения предлагаемого устройства состоит в улучшении эксплуатационных характеристик теплообменника и в расширении возможности его применения.

Указанный результат достигается при выполнении секций теплообменника из двух, как в устройстве по прототипу, и более стенок, например, стенок разного размера и формы, в частности, стенок с заданным радиусом кривизны. При этом расширяется возможность применения предлагаемого устройства за счет увеличения сечения секции для прохода теплоносителя. Кроме того, наличие дополнительных стенок в секции позволяет выполнить теплообменник заданной конфигурации, например, для встраивания его в объем неправильной формы, например, в

эркер. При этом секции теплообменника могут иметь формы близкие, например, к треугольным, трапецеидальным или к любым заданным формам, что расширяет возможность применения предлагаемого устройства по сравнению с устройством по прототипу. Так, например, выполнение секции теплообменника, отопительного радиатора, с плоской без наружного оребрения наклонной верхней стенкой, улучшает эксплуатационные характеристики предлагаемого устройства, так как при этом верхняя стенка служит для защиты теплообменника от пыли. Наличие же, например, в секции теплообменника, отопительного радиатора, плоской нижней стенки позволяет выполнить радиатор в нижнем концевом исполнении, убрав из помещения лишние трубы. Указанный результат достигается также выполнением, по меньшей мере, одной стенки секции теплообменника из оребренной тонколистовой панели, изготовленной с помощью сварки токами высокой, частоты [4]. При этом повышается теплоотдача предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. Это объясняется тем, что оребренная панель представляет собой металлургически целостное соединение ребер и листа, в то время как устройство по прототипу имеет прикрепленное точечной сваркой ленточное П-образное оребрение, которое не имеет плотного контакта со стенками секции. При этом использование оребренных тонколистовых панелей в качестве стенок теплообменника позволяет без дополнительных затрат выполнять секции теплообменника с любым типом оребрения, например, с наружным и/или с внутренним и при этом - с продольным и/или с поперечным оребрением, например, секции оребренного пластинчатого теплообменника или пакета теплообменников.

Следует отметить, что высокочастотная сварка позволяет изготавливать протяженную оребренную тонколистовую панель с высокими и тонкими ребрами, расстояние между которыми может быть сравнимо с их толщиной, что позволяет получать более развитую поверхность теплообмена стенок секции теплообменника и тем самым улучшает теплоэнергетические параметры предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. При этом для изготовления стенки секции может быть выбрана панель с необходимыми для работы теплообменника геометрическими и конструктивными параметрами, например, такими как высота, толщина, расстояние между ребрами, угол наклона каждого ребра к листу, форма ребра и так далее. Кроме того, использование перфорации ребер, их отгиба, изменение угла наклона и высоты ребра по его длине позволяют при использовании указанной панели в качестве стенки теплообменника осуществить заданный теплообмен. Так, например, предлагаемое устройство позволяет получить заданную величину направленного потока теплоносителя при внешнем оребрении секции или заданную турбулентность и скорость потока теплоносителя при внутреннем оребрении. При этом техническим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, является повышение его прочности и поперечной жесткости за счет использования оребренных тонколистовых панелей, изготовленных с помощью сварки токами высокой частоты, что позволяет стенкам теплообменника выдерживать большие по величине давления теплоносителя и тепловые нагрузки. Указанный результат достигается также при выполнении одной или нескольких секции теплообменника с использованием одной оребренной панели с переменным

радиусом кривизны, например, в виде замкнутой обечайки. При этом расширяется возможность применения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом за счет снижения трудоемкости изготовления и повышения надежности работы устройства при уменьшении количества соединений в секции. Указанный результат достигается также при установке стенок секций заданным образом относительно друг друга, например, под углом друг другу, со смещением друг относительно друга или иным образом, что расширяет возможность применения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, в котором две одинаковые стенки расположены параллельно друг другу. Указанный результат достигается, например, при соединении стенок секции друг с другом не только неразборным соединением, как в устройстве у прототипа, но и разборным соединением. Это позволяет снизить трудоемкость очистки предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, а также расширить возможность применения предлагаемого устройства, в частности, как временного сезонного конвектора, устанавливаемого на нагревательный прибор. Указанный результат достигается также при соединении стенок секции с образованием дополнительных теплоотдающих ребер за счет одной или нескольких стенок секции, что позволяет увеличить поверхность теплообмена секции теплообменника для лучшего использования тепла, задать направление тепловому потоку за счет геометрических параметров дополнительных теплоотдающих ребер или защитить теплообменник от пыли. При этом улучшаются эксплуатационные характеристики предлагаемого теплообменника по сравнению с устройством по прототипу, которое не имеет дополнительных ребер, выполненных за счет его стенок. Указанный результат

достигается выполнением однорядного или многорядного по глубине и/или по высоте теплообменника, например, с возможностью сдвига любой из секций в любой плоскости от оси симметрии. Это позволяет, например, при использовании секций разных конструкций, легче вписать теплообменник в геометрию заданного объема, чем это позволяет устройство по прототипу, состоящее из одинаковых секций, расположенных симметрично относительно друг друга по глубине. Указанный результат достигается при выполнении, например, по меньшей мере, одной секции предлагаемого устройства с верхней защитной крышкой или с защитным каркасом. При этом улучшаются эксплуатационные характеристики предлагаемого теплообменника, при использовании его, например, в качестве отопительного прибора, за счет повышения безопасности, например, закрывая горячие стенки отопительного радиатора от прикосновения, и защищая его от пыли, что позволяет расширить применение предлагаемого устройства, например, в медицинских и детских учреждениях.

При этом указанный результат достигается в некоторых случаях при выполнении, по меньшей мере, одной секции теплообменника, например, секции с более высокой температурой теплоносителя, со стенками из нержавеющей стали, например, с внутренним антикоррозийным покрытием, что улучшает эксплуатационные характеристики предлагаемого устройства по сравнению с устройством по прототипу, секции которого выполнены из стальных листов без внутреннего покрытия. В зависимости от заданных параметров теплообмена и в зависимости от свойств теплоносителя стенки секций предлагаемого теплообменника могут быть выполнены и из

других сплавов, в частности с внутренним антикоррозийным покрытием. При этом появляется возможность выполнять секции теплообменника для теплоносителя с невысокой температурой и давлением из дешевых материалов, что снижает стоимость предлагаемого устройства и расширяет возможность его применения.

При этом указанный результат в некоторых случаях достигается при выполнении, по меньшей мере, одной стенки секции теплообменника, выполненной из биметаллической оребренной тонколистовой панели, из стального или медного листа с алюминиевыми ребрами. При этом повышается устойчивость к коррозии предлагаемого теплообменника по сравнению с прототипом за счет использования меди и расширяется возможность применения предлагаемого устройства, позволяя оптимизировать процессы теплообмена в соответствии со свойствами теплоносителя.

При этом в некоторых случаях указанный результат достигается при выполнении, по меньшей мере, двух секций теплообменника, по меньшей мере, с одной общей для секций стенкой, что расширяет возможность применения предлагаемого устройства, например, в качестве тепловой завесы, в частности, съемной. Преимуществом предлагаемого устройства перед устройством по прототипу является простота изготовления предлагаемого теплообменника и его функциональность, при снижении затрат на изготовление.

При этом в некоторых случаях указанный результат достигается при дополнении, по меньшей мере, одной секции теплообменника, трубой или змеевиком отопления, а также любым другим нагревателем или охладителем в качестве

теплоносителя. При этом расширяется возможность применения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, например, при использовании предлагаемого теплообменника как временно устанавливаемого съемного отопительного прибора, который выполнен с необходимыми элементами крепления на стену и/или на трубу отопления, что повышает эффективность использования тепла отопительных приборов без дополнительных энергетических затрат.

При этом в некоторых случаях указанный результат достигается при выполнении, по меньшей мере, одной секции теплообменника, с, по меньшей мере, одной внутренней перегородкой, прикрепленной заданным образом к внутренней стороне стенки секции, например, к боковым стенкам или к одной боковой стенке. Внутренние перегородки могут быть выполнены заданной формы и размера, например, в виде тонких широких пластин. При наличии в секции внутренних перегородок появляется возможность регулирования направления и турбулизации потоков теплоносителя внутри секции. Так, например, направляя поток теплоносителя вдоль стенок секции, существует возможность повысить теплопередачу стенок, а также смыть имеющееся на внутренней стороне стенок загрязнение, что повышает теплоэнергетические характеристики предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, в котором теплоноситель проходит только по узкому внутреннему каналу гофр, в котором нет внутренних перегородок.

Указанный результат достигается в некоторых случаях при выполнении верхней защитной крышки заданной формы и размера, по меньшей мере, на одной секции теплообменника. Так, например, верхняя крышка может располагаться как

горизонтально, так и наклонно, может иметь любую форму, в частности, прямоугольную, круглую, овальную, треугольную, что расширяет возможность применения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, модернизируя внешний вид теплообменника. При выполнении верхней крышки с одним или несколькими воздуховыпускными отверстиями, отверстия выполняются таким образом, чтобы обеспечить оптимальную теплоотдачу, например, отопительного радиатора. Так, например, отверстия в крышке могут быть выполнены овальной формы и располагаться на ней в один или несколько рядов, например, в шахматном порядке. Выполнение верхней крышки составной и/или откидной улучшает эксплуатационные характеристики предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, так как обеспечивает свободный доступ к теплообменнику для его очистки или ремонта, а также в случае отопительного радиатора позволяет регулировать теплоотдачу путем откидывания всей крышки или любой ее части.

При этом в некоторых случаях указанный результат достигается при выполнении защитного каркаса с одним или несколькими воздуховыпускными отверстиями заданной формы и размера, например, с отверстиями, расположенными между наружными ребрами теплообменника, что позволяет оптимально использовать тепло предлагаемого устройства.

При этом в некоторых случаях указанный результат достигается при выполнении защитного каркаса составным, например, с возможностью поворота составных частей на заданный угол, что позволяет повысить эксплуатационные характеристики предлагаемого устройства за счет регулирования теплоотдачи, получения направленных потоков теплого воздуха, а

также улучшает внешний вид и обеспечивает доступ к теплообменнику.

При этом в некоторых случаях указанный результат достигается также при дополнении, по меньшей мере, одной секции предлагаемого теплообменника, по меньшей мере, одним полотен цесушителем заданной конфигурации, например, съемным, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики предлагаемого устройства по сравнению с прототипом за счет более эффективного использования тепла, а также за счет расширения возможности использования предлагаемого теплообменника, например, в бассейнах или в других спортивных комплексах, например, на теплых стенах.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6 и фиг.7, на которых схематично изображены теплообменники разнообразных конструкций.

На чертежах показано: 1 - оребренная стенка секции теплообменника; 2 - тонколистовая стенка теплообменника без оребрения; 3 - дополнительное теплоотдающее ребро; 4 -охладитель или нагреватель (показан змеевик отопления); 5 -боковая стенка секции; 6 - внутренняя перегородка секции; 7 - верхняя крышка; 8 - каркас. Толщина ребер на чертежах не показана.

На фиг.1 изображена секция пластинчатого теплообменника (вид спереди) с тонкими плоскими стенками 1, закрепленными параллельно друг другу (толщина стенок и их крепление не показаны). Секция имеет внутреннее поперечное оребрение наклонными ребрами одинаковой длины, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга.

На фиг.2 изображен двухрядный по высоте теплообменник с двумя общими для секций стенками 1 и 2 (слева на чертеже -вид сбоку, справа на чертеже - вид спереди). Секции имеют одинаковый размер и одинаковый радиус кривизны стенок. Каждая секция имеет одну стенку 1 из тонколистовой оребренной панели с внешними продольными ребрами и одну плоскую стенку 2 без оребрения. Теплообменник показан с четырьмя дополнительными теплоотдающими ребрами 3, выполненными за счет обеих стенок. На фиг.2 показан змеевик отопления 4, который, являясь теплоносителем, расположен внутри секций теплообменника. Крепление змеевика и теплообменника не показано.

На фиг.3 изображена секция теплообменника (вид сбоку) или секция отопительного радиатора (вид сбоку со снятой боковой стенкой). Секция имеет две стенки 1, выполненные с одинаковым радиусом кривизны, обе стенки 1 выполнены с внешними продольными ребрами. Схематично показана наклонная верхняя защитная крышка 7 заданной формы, которая может быть составной и/или откидной.

На фиг.4 изображена секция теплообменника (вид сбоку) или секция отопительного радиатора (вид сбоку со снятой боковой стенкой). Секция имеет две стенки 1. Левая на фиг.4 стенка выполнена с заданным радиусом кривизны и имеет внешнее продольное оребрение. Правая стенка 1 выполнена плоской с внутренним поперечным оребрением. Стенки соединены между собой с образование двух дополнительных телоотдающих ребер 3 за счет левой плоской стенки. Схематично показана верхняя защитная крышка 7 неправильной формы, которая может быть составной и/или откидной.

На фиг.5 показана секция пластинчатого теплообменника (вид спереди) или отопительного радиатора (вид спереди со снятой передней стенкой) с внутренним поперечным оребрением. Две плоские стенки 1 (верхняя и нижняя) выполнены из оребренных тонколистовых панелей с вертикальными ребрами одинаковой длины. Ребра расположены в шахматном порядке друг относительно друга, причем для повышения теплоотдачи устройства высота теплообменника выполнена меньше суммарной длины двух ребер. Плоские боковые стенки 5 выполнены без оребрения. Толщина стенок теплообменника не показана.

На фиг.6 показан теплообменник или проходной отопительный радиатор (вид спереди с местным разрезом), с плоскими боковыми стенками бис закрепленными на их внутренней стороне внутренними перегородками 6, которые показаны на чертеже в виде плоских горизонтальных параллельных пластин. На чертеже показана стенка 1 с внешним продольным оребрением и четыре дополнительных теплоотдающих ребра 3, выполненных за счет боковых стенок 5. На чертеже показано штрих пунктирной линией и стрелками местоположение входа и выхода теплоносителя на боковых стенках 5.

На фиг.7 показан внешний вид с местным разрезом двухрядного по высоте теплообменника, концевого отопительного радиатора. Каждая секция теплообменника имеет собственные боковые стенки 5. Показаны передние стенки 1 двух секций с внешним продольным оребрением. На чертеже показан радиатор в защитном корпусе 8 с воздуховыпускными отверстиями.

Стрелкамипоказаноместоположениевходаивыхода теплоносителя на боковых стенках 5.

Сущность предлагаемого устройства заключается в следующем.

Предлагаемое устройство, теплообменник, составляется из отдельных секций и представляет собой однорядный или многорядный по глубине и/или по высоте теплообменник, который в некоторых случаях является также и радиатором, и конвектором. Секция теплообменника содержит, по меньшей мере, две тонколистовые стенки, как, например, показано на фиг.1, из которых, по меньшей мере, одна стенка 1 выполняется из оребренной тонколистовой панели, изготовленная с помощью сварки токами высокой частоты. Конструкция оребренных тонколистовых панелей [4], обеспечивает высокоразвитую поверхность теплообмена и высокую поперечную жесткость. При этом панели могут быть изготовлены с большой площадью поверхности и легко сгибаются, что позволяет изготавливать протяженные стенки теплообменников с заданным радиусом кривизны, как, например, показано на фиг.2. Секция теплообменника выполняется также из, по меньшей мере, одной оребренной тонколистовой панели в виде замкнутой обечайки. Тонколистовые стенки секций могут изготавливаться самой разнообразной формы, например, выпуклыми, вогнутыми, изогнутыми, например, по синусоиде и так далее. При этом поперечное сечение секции теплообменника за счет выбранной геометрии стенок может быть выполнено любой заданной формы, например, прямоугольным, круглым, овальным, в виде сектора или каплевидным с расширением книзу, что позволяет дифференцированно распределять теплообмен по высоте

секции. Например, каплевидная форма выгодна для отопительных радиаторов, устанавливаемых под окном. При этом секции выполняются с любым заданным оребрением, например, с наружным и/или внутренним, а также с поперечным и/или с продольным оребрением. Стенки секции соединяются друг с другом как разборным, так и неразборным соединением (на чертежах не показано). В секции теплообменника, представляющего собой отопительный радиатор, предусматриваются отверстия для входа и выхода теплоносителя для выполнения радиатора в проходном (показано на фиг.6) или в концевом исполнении (показано на фиг.7). Предлагаемый теплообменник прост в изготовлении, имеет малый удельный вес, удобен в монтаже и демонтаже, устанавливается, например, как временный радиатор, например, в качестве отопительной стены или конвектора на трубах отопления (показано на фиг.2), который снимается в теплое время года. В зависимости от заданных температурных режимов и в зависимости от типа теплоносителя секции выполняются из нержавеющей стали или из других сплавов и могут иметь внутреннее антикоррозийное покрытие. Кроме того секции выполняются биметаллическими, например, с медными внутренними стенками и алюминиевыми внешними ребрами, что повышает срок службы теплообменника, из-за отсутствия коррозии. Секции выполняются в некоторых случаях с внутренними перегородками для осуществления заданной турбулизации потока теплоносителя, например, на фиг.6 показаны тонкие пластинчатые перегородки 6. Кроме того секции в некоторых случаях содержат дополнительные теплоотдающие ребра 3 для осуществления заданного направления теплового потока. Наружное продольное оребрение секции высокими

ребрами, по сравнению с их толщиной и с расстоянием между ними, позволяет получить развитую внешнюю поверхность теплообмена с направленным отводом конвективных тепловых потоков от поверхности теплообменника. Возможность выполнения предлагаемого теплообменника различной конструкции делает возможным его применение в различной теплообменной аппаратуре, в частности, в облегченных и компактных рекуператорах тепла, например, для пространств неправильной формы. Предлагаемая конструкция теплообменника легка в изготовлении и эффективна в применении. Следует отметить экологичность предлагаемого устройства при выполнении секций с внешним оребрением, что объясняется увеличением конвекционной составляющей теплообмена по сравнению с лучистой составляющей. Следует отметить также повышенную прочность оребренных тонколистовых панелей с ребрами малой высоты, изготовленных с помощью сварки токами высокой частоты, что позволяет использовать секции теплообменника с указанными ребрами в качестве теплых полов.

Предлагаемое устройство, теплообменник, работает следующим образом.

Теплоноситель поступает в одну или несколько секций теплообменника непосредственно между стенками секции или через одно или несколько входных отверстий. Теплоноситель, проходя в заданном направлении, сохраняет свое тепло либо охлаждается, в зависимости от назначения теплообменника. При наличии внутренних ребер и внутренних перегородок поток теплоносителя получает заданное направленное движение, например, направление для лучшего омывания стенок

теплоносителем и/или для турбулизации потока. Теплоноситель может быть газообразным или жидким. Кроме того, теплоносителем может служить, например, труба или змеевик отопления, радиатор, электронагреватель или другой нагреватель или охладитель. Теплоноситель, пройдя сквозь все секции теплообменника, выходит из него через одно или несколько выходных отверстий или непосредственно через пространство между стенками выходной секции или нескольких выходных секций.

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

ЗАО «ЭНЕРГ» по собственной конструкторской документации разработали, изготовили и испытали теплообменники из односторонне оребренных тонколистовых панелей, изготовленных с помощью сварки токами высокой частоты.

1. Был изготовлен рекуператор, включающий в себя модули, набранные из разнообразных секций, например, со стенками одинакового прямоугольного сечения, как показано на фиг.1. Две противоположные стенки секции показанной на фиг.1 выполняли из протяженных и широких оребренных тонколистовых панелей, которые закрепляли параллельно друг другу (крепление стенок на фиг.1 не показано). Секции были выполнены с внутренним оребрением ребрами прямоугольной формы, расположенными перпендикулярно к листу. Толщина стенок составляла 1,5 мм при высоте ребер до 30 мм и шагом ребра приблизительно 50 мм. При этом в 2-3 раза по сравнению с традиционно применяемыми теплообменниками уменьшился вес и металлоемкость рекуператора. Кроме того, были выполнены секции, две стенки которых были выполнены разной формы, разного размера, а

также с разными радиусами кривизны. Некоторые секции имели выпуклые и/или вогнутые стенки, были изготовлены также протяженные стенки, изогнутые по синусоиде. Оребрение секций было выполнено как продольным, так и поперечным и при этом внешним и/или внутренним, при этом секции были закреплены друг относительно друга как параллельно, так и под углом друг к другу. Были выполнены секции со стенками, смещенными друг относительно друга, и установленные несимметрично друг другу. Опытные эксперименты показали, что разнообразные конструкции секций теплообменника могут быть успешно применены в качестве рекуператоров, например, неправильной формы и объема.

2. Были изготовлены теплообменники в проходном исполнении, как показано на фиг.5. Длина секции была выполнена около 300 мм, при ширине около 100 мм и толщине около 10 мм. Комбинация указанных секций была испытана в качестве отопительных стен и потолков для водяного и парового отопления. При этом была отмечена достаточная теплоотдача при температуре теплоносителя ниже, чем у чугунных радиаторов, а также более низкая металлоемкость, чем у устройства по прототипу, радиатора фирмы «Конрад». Изготовленные радиаторы удобны для использования при отоплении общественных и промышленных зданий, теплиц, ванных комнат, в виде теплых полов, а также в настенном или в потолочном исполнении.

3. Были изготовлены теплообменники, отопительные радиаторы водяного или парового отопления, представленные на фиг.3, 4, 6 и 7 с использованием оребренных тонколистовых панелей с толщиной от 1 мм до 3 мм с неразъемным соединением

стенок с помощью сварки токами высокой частоты. Также были выполнены многорядные по высоте теплообменники с двумя общими стенками и с разъемным соединением стенок, как показано на фиг.2 (крепление не показано). Были выполнены многорядные по глубине и по высоте теплообменники, отопительные радиаторы, как показано на фиг.7, а также со смещением секций от оси симметрии. Радиаторы были выполнены как в проходном, так и в концевом исполнении, при этом входные и выходные отверстия были выполнены на боковых стенках радиатора, которые изготовили плоскими и без оребрения. На внутренней поверхности боковых стенок секций разных конструкций были выполнены высокочастотной сваркой внутренние перегородки. Был выполнен, например, радиатор показанный на фиг.6, длина перегородок в котором превышала половину длины теплообменника, причем перегородки расположили в шахматном порядке друг относительно друга. Испытания показали повышение теплоотдачи отопительных радиаторов при использовании внутренних перегородок. Габариты секций радиаторов были выполнены приблизительно 500мм×500мм×130мм. Высота ребер составляла 30 мм при толщине от 1,5 мм и расстоянием между ребрами от 30 мм. Испытания изготовленных радиаторов показали также устойчивость к размораживанию отопительных систем, что объясняется высокой поперечной жесткостью и прочностью оребренных стенок. Кроме того, отсутствие малых сечений в радиаторе исключает забивание грязью или зарастание сечений соляными пробками. При этом поверхность теплообмена оребренной стенки теплообменника увеличилась по сравнению с прототипом и составила в среднем от 3 кв. м. до 4 кв. м. на 1 кв. м

занимаемой площади. Металлоемкость составила от 8 кг/кВт до 10 кг/кВт. Для сравнения: у чугунного радиатора металлоемкость составляет 45 кг/кВт, а у радиатора фирмы «Конрад» - 17 кг/кВт. Следует отметить, что для получения одинаковой теплоотдачи температура теплоносителя в предлагаемом радиаторе требовалась ниже, чем в устройства по прототипу, что позволило считать предлагаемое устройство более травмобезопасным и более экономичным. При этом наличие высоких внешних ребер обеспечило увеличение конвективной составляющей теплообмена и уменьшение радиационной составляющей, что повысило экологическую безопасность предлагаемого радиатора для здоровья человека из-за отсутствия излишней сухости воздуха в помещении при его применении. Были выполнены радиаторы из нержавеющей стали и из разнообразных сплавов, в том числе с внутренним антикоррозийным покрытием, а также из медных или стальных листов с медными или с алюминиевыми ребрами. Использование в теплообменнике медных стенок и ребер снизило коррозию отопительной системы и увеличило срок службы предлагаемого устройства по сравнению с чугунными радиаторами и стальными радиаторами фирмы «Конрад». Также были выполнены и опробованы в работе разнообразные пылезащитные и воздухопроницаемые верхние крышки, составные и откидные, а также защитные каркасы разнообразных конструкций, в том числе составные и с воздуховыпускными отверстиями разной формы и с разным расположением на каркасе. Испытания теплообменников, выполненных с использованием предлагаемой полезной модели, показали, что любая совокупность существенных признаков предлагаемого устройства обеспечивает более высокие эксплуатационные

характеристики, чем у устройства по прототипу, при снижении веса, улучшении теплоэнергетических параметров, упрощении конструкции и расширении возможностей применения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Свидетельство РФ на полезную модель №25579.

2. Авторское свидетельство №10879.

3. Каталог фирмы "Конрад". 2003 г.

4. Патент РФ на полезную модель №35423.

характеристики, чем у устройства по прототипу, при снижении веса, улучшении теплоэнергетических параметров, упрощении конструкции и расширении возможностей применения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Свидетельство РФ на полезную модель №25579.

2. Авторское свидетельство №10879.

3. Каталог фирмы "Конрад". 2003 г.

4. Патент РФ на полезную модель №35423.

1. Теплообменник, содержащий, по меньшей мере, одну секцию, имеющую оребрение, и содержащую стенки, выполненные из тонкого металлического листа, отличающийся тем, что стенки секции выполнены плоскими или с заданным радиусом кривизны, в частности, с переменным радиусом кривизны по длине или по ширине стенки, причем, по меньшей мере, одна из стенок секции выполнена из оребренной тонколистовой панели, в частности, биметаллической, изготовленной с помощью сварки токами высокой частоты, например, в виде замкнутой обечайки, при этом стенки секции установлены друг относительно друга с возможностью получения продольного и/или поперечного наружного и/или внутреннего оребрения секции и, например, соединены друг с другом для прохода теплоносителя разборным или неразборным соединением, например, с образованием дополнительных теплоотдающих ребер за счет одной или нескольких стенок секции, при этом секции теплообменника расположены, например, однорядно или многорядно по высоте и/или по глубине, в частности, с возможностью сдвига любой секции в любой плоскости от оси симметрии, причем, по меньшей мере, одна секция теплообменника выполнена, например, с верхней защитной крышкой или с защитным каркасом.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна стенка секции теплообменника выполнена из нержавеющей стали или из других сплавов, в частности с внутренним антикоррозийным покрытием.

3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна стенка секции, выполненная из биметаллической оребренной тонколистовой панели, изготовлена из стальных или медных листов с алюминиевыми ребрами.

4. Теплообменник из п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две секции теплообменника выполнены, по меньшей мере, с одной общей для секций стенкой.

5. Теплообменник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна секция теплообменника дополнительно снабжена охладителем или нагревателем, например, трубой отопления, змеевиком, электрическим нагревателем или радиатором, которые, являясь теплоносителем, расположены внутри секции, при этом теплообменник снабжен необходимым количеством отверстий для входа и выхода теплоносителя, а также необходимыми элементами крепления.

6. Теплообменник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна секция теплообменника снабжена, по меньшей мере, одной внутренней перегородкой заданной геометрии и конфигурации, например, в виде пластины, которая присоединена к внутренней стороне стенки секции, например, к одной или к обеим боковым стенкам.

7. Теплообменник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, верхняя защитная крышка выполнена заданной формы и размера, например, по меньшей мере, с одним воздуховыпускным отверстием заданной формы, при этом крышка выполнена, например, составной и/или откидной.

8. Теплообменник по любому из 1-4, отличающийся тем, что защитный каркас выполнен с воздуховыпускными отверстиями заданной формы и размера, например, с отверстиями, расположенными между наружными ребрами теплообменника.

9. Теплообменник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что защитный каркас теплообменника выполнен составным, например, таким, чтобы представлять собой в закрытом состоянии цельную поверхность, а в открытом состоянии - с возможностью поворота составных частей каркаса на заданный угол.

10. Теплообменник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна секция теплообменника дополнительно снабжена полотенцесушителем, например, съемным.