Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла (варианты)

Авторы патента:

7 F28F3/02 -

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к конструкциям поверхностных теплообменных аппаратов с пластинчато-ребристым пакетом и может быть применена в аппаратах воздушного охлаждения масла, а также для воздушного охлаждения других жидких сред.

Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности работы теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла при температурах окружающей среды до - 60°С.

Заявляемая теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла (вариант 1), состоит из поверхности теплообмена, выполненной в виде пластинчато-ребристых пакетов из чередующихся плоских и гофрированных листов, раздающего и собирающего коллекторов с патрубками, причем коллектора примыкают к поверхности теплообмена, и снабжена одной поперечной перегородкой, выполненной в виде плоской пластины прямоугольного сечения, расположенной по центральной вертикальной оси теплообменной секции и закрепленной вертикально при помощи сварки на дне раздающего коллектора. Заявляемая теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла (вариант 2) снабжена двумя встречными поперечными перегородками, образующими канал между раздающим и собирающим коллекторами, причем перегородки выполнены в виде плоских пластин прямоугольного сечения, расположены вдоль центральной вертикальной оси секции и закреплены вертикально при помощи сварки на дне раздающего и собирающего коллекторов соответственно. Перегородки выполнены с длиной, сопоставимой с шириной секции, и высотой менее высоты секции на высоту коллектора. Заявляемая полезная модель (по варианту 1 и по варианту 2) позволяет на практике исключить повышение вязкости охлаждаемого масла (для минеральных масел, например, ТП-22 и т.п.) и его застывание в масляных каналах теплообменной поверхности при температурах окружающей среды до - 60°С.

Известны пластинчато-ребристые теплообменники, П.И.Бажан и др. Справочник по теплообменным аппаратам. - М.: Машиностроение, 1989, с.74-78. Установка поперечных перегородок в пластинчато-ребристых пакетах теплообменных секций не упомянута и не раскрыта.

Наиболее близкой к вариантам теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла по техническому решению является секция поверхностного теплообменного аппарата, описанная в патенте РФ №2128802 «Способ регулируемого охлаждения масла и аппарат воздушного охлаждения для осуществления этого способа», кл. F 16 N 39/02, опубл. 10.04.1999 г. Бюл. №10. Каждая секция аппарата воздушного охлаждения масла состоит из поверхности теплообмена и раздающего и собирающего коллекторов, примыкающих к поверхности теплообмена, которая выполнена в виде по крайней мере одного пластинчато-ребристого пакета из чередующихся плоских и гофрированных листов. Теплоносители данного аппарата: теплоотдающий - нагретое масло из источника тепла (подшипники газотурбинного двигателя или нагнетателя), тепловоспринимающий - воздух, прокачиваемый вентиляторами по воздушным каналам пластинчато-ребристого пакета секции теплообменного аппарата.

Основным недостатком этой теплообменной секции, принятой за прототип, является недостаточная эффективность ее работы из-за повышения вязкости охлаждаемого масла в масляных каналах теплообменной поверхности при низких температурах окружающей среды, т.к. в процессе охлаждения участвует полная площадь поверхности теплообмена.

Задачей заявляемой полезной модели является устранение указанного недостатка, а именно, повышение эффективности работы теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла при отрицательных температурах окружающей среды до - 60°С.

Поставленная задача достигается тем, что в теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла (вариант 1), состоящей из поверхности теплообмена, выполненной в виде пластинчато-ребристых пакетов из чередующихся плоских и гофрированных листов, раздающего и собирающего коллекторов с патрубками, причем коллектора примыкают

к поверхности теплообмена, установлена одна поперечная перегородка, выполненная в виде плоской пластины прямоугольного сечения, расположенной по центральной вертикальной оси теплообменной секции и закрепленной вертикально при помощи сварки на дне раздающего коллектора. Установленная перегородка выполнена с длиной, сопоставимой с шириной секции, и высотой менее высоты секции на высоту коллектора. Поставленная задача достигается также тем, что в теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла (вариант 2), состоящей из поверхности теплообмена, выполненной в виде пластинчато-ребристых пакетов из чередующихся плоских и гофрированных листов, раздающего и собирающего коллекторов с патрубками, причем коллектора примыкают к поверхности теплообмена, установлены две встречные поперечные перегородки, образующие канал между раздающим и собирающим коллекторами, причем перегородки выполнены в виде плоских пластин прямоугольного сечения, расположены вдоль центральной вертикальной оси теплообменной секции, закреплены вертикально и параллельно друг другу при помощи сварки на дне раздающего и собирающего коллекторов соответственно. Перегородки выполнены с длиной, сопоставимой с шириной секции, и высотой менее высоты секции на высоту коллектора.

Полезная модель иллюстрируется рисунками, на которых показаны:

фиг.1 - схема теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла (вариант 1) с одной вертикальной поперечной перегородкой;

фиг.2 - схема теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла (вариант 2) с двумя встречными вертикальными параллельными друг другу поперечными перегородками.

Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла по варианту 1 и по варианту 2 (фиг.1 и фиг.2) 1 содержит теплообменную поверхность 4, выполненную в виде пакета пластинчато-ребристых пластин, раздающий 2 и собирающий 5 коллекторы, патрубки 3, 6, 7 и 8,

одну вертикальную поперечную перегородку 9 (вариант 1, фиг 1) или две вертикальные параллельные друг другу поперечные перегородки 9 (вариант 2, фиг.2), регулируемые запорные органы 10, а также шаровой кран 11 для стравливания воздуха из масляно-воздушной смеси в процессе работы.

Шаровые краны 11, 12 по варианту 1 и по варианту 2 служат для стравливания воздуха, попадающего в масло при заборе масла от подшипников двигателя вследствие надува опор подшипников двигателя.

Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла по вариантам 1, 2 работает следующим образом. При заполнении теплообменной секции маслом в собирающем коллекторе 5 происходит стравливание воздуха через шаровые краны 11, 12.

В процессе охлаждения масла при положительных температурах окружающей среды регулируемые запорные органы 10 закрыты и работают обе (левая и правая) части теплообменной поверхности 4. Теплоотдающий теплоноситель, в данном случае, нагретое масло из источника тепла (подшипники газотурбинного двигателя или нагнетателя), попадает в теплообменную секцию аппарата воздушного охлаждения масла через патрубок 6, проходит в раздающий коллектор 2 и далее по каналам левой части теплообменной поверхности 4 к собирающему коллектору 5. Проходя по каналам левой части теплообменной поверхности 4, нагретое масло отдает тепловую энергию тепловоспринимающему теплоносителю, в данном случае - воздуху, прокачиваемому вентиляторами по воздушным каналам теплообменной поверхности 4.

Далее, по варианту 1, масло проходит в правую часть теплообменной поверхности 4, где проходит еще раз по каналам теплообменной поверхности 4 вдоль вертикальной перегородки 9 и получает дополнительное охлаждение прокачиваемым по воздушным каналам теплообменной поверхности 4 воздухом. Далее, через патрубок 3

окончательно охлажденное масло проходит по магистрали к источнику тепла.

По варианту 2, после охлаждения в левой части теплообменной поверхности 4 и стравливания воздуха из масляно-воздушной смеси через шаровой кран 12, масло проходит по перепускному каналу между двумя вертикальными перегородками 9 снова в раздающий коллектор 2, и далее поступает в масляные каналы правой части теплообменной поверхности 4. Там масло дополнительно охлаждается воздухом, прокачиваемым вентиляторами по воздушным каналам теплообменной поверхности 4. Далее через патрубок 8 окончательно охлажденное масло проходит по магистрали к источнику тепла.

При отрицательных температурах окружающей среды открыт только один из регулируемых запорных органов 10, работает лишь левая часть теплообменной поверхности 4. Теплоотдающий теплоноситель, в нашем случае, нагретое масло из источника тепла (подшипники газотурбинного двигателя или нагнетателя), попадает в теплообменную секцию аппарата воздушного охлаждения масла через патрубок 6, проходит в раздающий коллектор 2 и далее по каналам левой части теплообменной поверхности 4 к собирающему коллектору 5. Проходя по каналам левой части теплообменной поверхности 4, нагретое масло отдает тепловую энергию тепловоспринимающему теплоносителю, в данном случае - воздуху, прокачиваемому вентиляторами по воздушным каналам теплообменной поверхности 4.

Далее, по варианту 1, охлажденное масло, минуя правую часть теплообменной поверхности 4, выходит через патрубок 8 в магистраль, возвращаясь к источнику тепла (подшипники газотурбинного двигателя или нагнетателя) для его охлаждения, а по варианту 2, охлажденное масло, минуя правую часть теплообменной поверхности 4, проходит по перепускному каналу, образованному двумя параллельными вертикальными перегородками 9, вновь в раздающий коллектор 2 и через

патрубок 3 выходит в магистраль, возвращаясь к источнику тепла (подшипники газотурбинного двигателя или нагнетателя) для его охлаждения.

Выполнение теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения по варианту 1 или по варианту 2, т.е. установка одной или двух вертикальных поперечных перегородок делит площадь поверхности теплообмена на две части - левую и правую, тем самым позволяя уменьшить или увеличить при необходимости площадь поверхности теплообмена.

Таким образом, заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность работы теплообменной секции аппарата воздушного охлаждения масла при температурах окружающей среды до - 60°С путем исключения застывания охлаждаемого масла в масляных каналах теплообменной поверхности.

Заявляемая теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла по варианту 1 и по варианту 2 успешно прошла приемочные испытания и находится в эксплуатации на КС-2 Пуртазовская ООО «Сургутгазпром» ОАО «Газпром».

1. Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла, состоящая из поверхности теплообмена, выполненной в виде пластинчато-ребристых пакетов из чередующихся плоских и гофрированных листов, раздающего и собирающего коллекторов с патрубками, причем коллектора примыкают к поверхности теплообмена, отличающаяся тем, что она снабжена одной поперечной перегородкой, выполненной в виде плоской пластины прямоугольного сечения, расположенной по центральной вертикальной оси теплообменной секции и закрепленной вертикально при помощи сварки на дне раздающего коллектора, причем перегородка выполнена с длиной, сопоставимой с шириной секции, и высотой менее высоты секции на высоту коллектора.

2. Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения масла, состоящая из поверхности теплообмена, выполненной в виде пластинчато-ребристых пакетов из чередующихся плоских и гофрированных листов, раздающего и собирающего коллекторов с патрубками, причем коллектора примыкают к поверхности теплообмена, отличающаяся тем, что она снабжена двумя встречными поперечными перегородками, образующими канал между раздающим и собирающим коллекторами, причем перегородки выполнены в виде плоских пластин прямоугольного сечения, расположены вдоль центральной вертикальной оси секции, закреплены вертикально и параллельно друг другу при помощи сварки на дне раздающего и собирающего коллекторов соответственно, причем перегородки выполнены с длиной, сопоставимой с шириной секции, и высотой менее высоты секции на высоту коллектора.