Пластинчатый теплообменник

 

Использование: для охлаждения сжатого газа в рекуперативных теплообменниках в холодильной и криогенной технике. Сущность изобретения: пакет пластинчатого теплообменника состоит из чередующихся теплопроводных и нетеплопроводных пластин с отверстиями. Последние образуют каналы для теплообменивающихся сред. Канал для сжатого газа выполнен криволинейным и образован отверстиями в смежных пластинах. Шаг отверстий равен 1,25,..2 их диаметра. Расстояние между центрами отверстий в смежных пластинах равно 0,25...0.5 диаметра. Отверстия каналов для жидкости на каждой пластине расположены в шахматном порядке. Каналы для сжатого газа выполнены в виде синусоид. Последние смещены относительно друг друга на полпериода . Вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов для сжатого газа. Теплопроводные пластины имеют отбортованные кромки. Кромки образуют стенки каналов для жидкости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871465/06 (22) 01.08,90 (46) 30.11.92. Бюл, N. 44 (71) Научно-исследовательский институт технологии криогенного машиностроения и

Одесский институт низкотемпературной техники и энергетики (72) А.А.Сотников, Г,К.Лавренченко, В.И.Бова, Н.В,Самусенков и В.А.Власюк (56) Авторское свидетельство СССР

N1040311,,кл. F 28 F 3/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1161810, кл. F 28 F 3/00, 1983. (54) ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: для охлаждения сжатого газа в рекуперативных теплообменниках в холодильной и криогенной технике. Сущность изобретения; пакет пластинчатого теплообменника состоит из чередующихся

Изобретение относится к рекуперативным пластинчатым теплообменникам и может быть использовано в холодильной и криогенной технике, в частности в жидкостных охладителях сжатых газов.

Известен теплообменник-охладитель, содержащий размещенный в цилиндрическом корпусе теплообменный пакет с кольцевыми внутренней и внешней проставками и квадратными теплопроводными перфорированными пластинами, образующие внутренний и внешний каналы для охлаждаемого и охлаждающего потоков, в котором диаметр внешней кольцевой проставки не превышает длины стороны пла„„ Ы„„1778485 А1 (sl)s F 28 D 9/00, F 28 F 3/00 теплопроводных.и нетеплопроводных пластин с отверстиями. Последние образуют каналы для теплообменивающихся сред. Канал для сжатого газа выполнен криволинейным и образован отверстиями в смежных пластинах. Шаг отверстий равен 1,25...2 их диаметра. Расстояние между центрами от-. верстий в смежных пластинах равно

0,25...0,5 диаметра. Отверстия каналов для жидкости на каждой пластине расположены в шахматном порядке. Каналы для сжатого газа выполнены в виде синусоид. Последние смещены относительно друг друга на полпериода. Вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов для сжатого газа. Теплопроводные пластины имеют отбортованные кромки. Кромки образуют стенки каналов для жидкости. 2 з,п. ф-лы, 3 ил. стины, угловые участки смежных пластин, расположенные во внешнем канале, повернуты друг относительно друга на 450, а под пакетом расположена спираль для закручивания охлаждающего потока.

Недостаток теплообменника — невысокая интенсивность теплообмена, обусловленная небольшим количеством каналов и малой площадью стенки, разделяющей между собой теплообменивающиеся потоки.

В качестве прототипа выбран пакет пластинчатого теплообмен ника, содержащий чередующиеся теплопроводные и нетеплопроводные перфорированные пластины, 1778485 круглые отверстия которых образуют каналы для теплоносителей, выполнены диаметром, равным ширине канала, и расположены с шагом, равным 1,25 — 2 ширины канала, при расстоянии между центрами ближайших отверстий (перфораций) в смежных пластинах, равном 0,25 — 0,5 их диаметра.

Недостаток — малая интенсификация теплообмена из-за малой длины каналов и значительной площади стенок, разделяющих между собой потоки, Целью. изобретения является интенсификация теплообмена эа счет увеличения длины и количества каналов для теплообменивающихся потоков и более компактного расположения их в теплообменном пакете.

Цель достигается тем, что в пластинчатом теплообменнике, содержащем коллекторы для подвода и отвода сжатого газа и жидкости и пакет иэ чередующихся теплопроводных и нетеплопроводных перфорированных пластин с отверстиями, образующими каналы для теплообменивающихся сред, при этом канал для сжатого газа выполнен криволинейным и образован отверстиями в смежных пластинах, шаг которых равен 1,25...2 диаметра отверстий, а расстояние между их центрами в смежных пластинах равно 0,25...0,5 диаметра, отверстия каналов для жидкости на каждой пластине расположены в шахматном порядке, а каналы для сжатого газа выполнены в виде синусоид, смещенных друг относительно друга на полпериода, Вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов для сжатого газа. Теплопроводные пластины имеют отбортованные кромки, образующие стенки каналов для жидкости.

Указанные отличительные признаки предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяют интенсифицировать теплообмен между средами с большой разностью плотностей, так как в таком теплообменнике обеспечивается высококомпактное размещение большого количества каналов большой длины для сжатого газа относительно каналов для жидкости и минимальная по величине толщина стенок каналов для жидкости при любом их количестве, На фиг.1 изображен пластинчатый теплообменник, продольный разрез; на фиг,2— то же, поперечный разрез; на фиг.3 — канал. для жидкости с отбортованными кромками теплопроводных пластин, продольный разрез.

Пластинчатый теплообменник (фиг.1 и

2) содержит коллекторы 1, 2 для подвода и отвода сжатого газа и жидкости и теплооб10

15 лекторов 1

45

Охлаждаемый сжатый газ из верхнего коллектора 1 поступает в сообщающиеся с

50 полостью коллектора 1 каналы 8 и движется

35 менный пакет 3, выполненный из чередующихся теплопроводных 4 и нетеплопроводных 5 перфорированных пластин с отверстиями 6,7, образующими каналы 8, 9 для теплообменивающихся потоков. Каналы

8 для сжатого газа выполнены в виде синусоид и образованы отверстиями 6 в пластинах 4,5. Шаг расположения отверстий (перфораций) равен 1,5 (1,25...2) ширины канала 8 при расстоянии между центрами ближайших отверстий в смежных пластинах, равном 0,5(0,25...0,5) их диаметра, Смежные синусоидальные каналы 8 смещены друг относительно друга на полпериода и тем образуют сходящиеся-расходящиеся тракты каналов 8. По торцам пакета 3 расположены граничные пластины 10. В участках пластин

4, 5, 10 между впадинами смежных синусо-, ид, расположенных в шахматном порядке, выполнены коаксиальные отверстия 7, образующие каналы 9 для жидкости. Таким образом каналы 9 расположены в пакете в шахматном порядке, а синусоидальные каналы 8 эквидистантно охватывают их, сближаясь между каналами 9 одного ряда 11 и разъединяясь при переходе от одного ряда

11 к другому. Каналы 9 для жидкости выполнены сквозными. Для этого в граничных пластинах 10 выполнены отверстия 12, совпадающие с отверстиями 7. Пластины 10 снабжены рамкой 13, образующей коллекторную полость 14, на которой установлена крышка 15 с патрубком 16. Синусоидальные каналы 8 также выполнены сквозными по длине пакета и сообщены с полостями колДля более компактного расположения каналов 8 и 9 вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов 8 для сжатого газа, Поверхность каналов 9 выполнена иэ более теплопроводного материала пластин

4. Для этого стенки каналов 9 для,жидкости выполнены иэ отбортовок 17 теплопроводных пластин (фиг.3);

Теплообменник работает следующим образом, синусоидально (зигзагообразно) через пакет 3 к нижнему коллектору 1. Поскольку каналы 8 криволинейны и меняют свое направление, сжатый газ турбулизируется и интенсивно отдает тепло многочисленным участкам пластин 4;5, разделяющим отверстия 6 друг от друга. По этим участкам тепло распространяется к стенкам 18 каналов 9, в которых передается охлаждающей жидкости, движущейся от полости 14 одного кол1778485

18 лектора по каналам 9 к другому коллектору

14 и интенсивно отнимающей тепло.

Предложенная конструкция пластинчатого теплообменника осуществляет эффективное охлаждение сжатого газа жидкостью — водой. маслом и т.п. Повышение интенсивности теплообмена обусловливается высококомпактным размещением большого количества каналов большей длины для сжатого газа относительно каналов для жидкости и минимальной по величине толщиной стенок каналов для жидкости при любом их количестве. Упрощенная конструкция каналов 9 для жидкости и образование их стенок из теплопроводного материала позволяют дополнительно увеличить теплообмен и осуществлять очистку их без демонтажа теплообменника из системы, Синусоидальные каналы для сжатого газа могут быть выполнены сквозными, что дополнительно повысит поверхность теплообмена и эффективность охлаждения.

Предложенный пластинчатый теплообменник — охладитель газа может найти широкое применение в криогенных и рефрижераторных системах, системах кондиционирования и других энергетических устройствах.

Формула изобретения

1. Пластинчатый теплообменник, содер.жащий коллекторы подвода и отвода жидкости и сжатого газа и пакет из чередующихся

5 теплопроводных и нетеплопроводных перфорированных пластин с отверстиями, образующими канал ы для теплообменивающихся сред, при этом канал для сжатого газа выполнен криволиней10 ным и образован отверстиями в смежных пластинах, шаг которых равен 1,25...2 диаметрам отверстий, а расстояние между их центрами в смежных пластинах равно

0,25...0,5 диаметра, отличающийся тем, 15 что, с целью интенсификации процесса теплообмена, отверстия каналов для жидкости на каждой пластине расположены в шахматном порядке, а каналы для сжатого газа выполнены в виде синусоид, смещенных одна

20 относительно другой на полпериода.

2. Теплообменник по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что вершины смежных синусоид объединены в общие участки каналов для сжатого газа.

25 3. Теплообменник по пп.1 и 2. о т л и ч а юшийся тем, что теплопроводные пластины имеют отбортованные кромки, образующие стенки каналов для жидкости, 1778485

1778485

Составитель А.Сотников

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С,Юско

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4180 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5