Теплообмінник

Винахід відноситься до оребрених виробів і може використовуватись в різноманітного роду теплообмінних апаратах та інших конструкціях теплотехнічного призначення, де необхідно збільшувати їх зовнішню і внутрішню поверхні, тобто підвищувати розвинутість теплообмінних поверхонь. Аналогом винаходу, що заявляється, є багатошарові панелі [1], які містять в собі внутрішні наскрізні канали з напрямом уздовж поздовжньої осі цих панелей. Такі вироби одержують шляхом складання в набір складових з наступною їх термомеханічною обробкою. Недолік такого аналогу в тому, що у нього розвинута тільки внутрішня поверхня, а зовнішня поверхня не має оребрення через особливості в технології його виготовлення, а саме шляхом прикладання навантаження зовні до всіх їх складових. Відсутність розвинутості зовнішньої поверхні в такому виробі знижує ефективність теплообміну між теплоносіями, що пропускаються через нього. За прототип винаходу вибрано теплообмінник [2], який містить в собі пакет пластин, кожна з яких виконана з рядами отворів, які мають по периметру відбортовки, які входять в отвори суміжної пластини з утворенням внутрішніх проходів, в порожнинах яких розміщені ребра, які формують наскрізні канали. Недоліки теплообмінника по прототипу зводяться до обмеження в розвинутості його внутрішньої поверхні. А саме через те, що ребра знаходяться тільки біля твірної поверхні внутрішнього проходу, на якій здійснюється їх кріплення. В свою чергу, площа твірної поверхні має межу в меншу сторону, так як необхідно виконання відбортовок, які формують цю поверхню. При цьому в центральній ділянці внутрішніх проходів ребра відсутні, що знижує ефективність теплообміну. Крім того, площа наскрізних каналів, сформованих ребрами у внутрішньому проході, змінюється по його довжині із-за специфіки виконання цих ребер, а саме Z-подібних витих вставок. Це призводить до нерівномірності проходження теплоносія через такі наскрізні канали, що також знижує ефективність теплообміну. Задача винаходу зводиться до розширення номенклатури теплообмінника, виготовленого з порівняно недорогих складових замість труб, який мав би високорозвинуту зовнішню та внутрішню поверхні для підвищення ефективності теплообміну в ньому. Поставлена задача вирішується тим, що в теплообміннику, який містить в собі пакет пластин, кожна з яких виконана з рядами отворів, які мають по периметру відбортовки які входять в порожнину суміжної пластини з утворенням внутрішніх проходів, в порожнинах яких розміщені ребра, які формують наскрізні несполучені канали, згідно з винаходом, форма наскрізних каналів змінюється уздовж поздовжньої осі внутрішнього проходу при дотриманні постійності площі в його поперечному перерізі, наскрізні канали орієнтовані прямолінійно уздовж поздовжньої осі внутрішнього проходу, наскрізні канали орієнтовані на гвинтовій лінії відносно поздовжньої осі внутрішнього проходу, ребра виконані у вигляді дискретних вставок, які розміщені в проходах на відстані одна від іншої. Суттєві відмінності винаходу, що заявляється, зводяться до того, що крім високорозвинутої зовнішньої поверхні теплообмінника присутність ребер в його внутрішніх проходах по всій площі поперечного перерізу останніх значно збільшує внутрішню поверхню такого теплообмінника. До того ж, утворення цими ребрами наскрізних каналів зі змінюваною формою в їх поперечному перерізі по довжині проходу розширює номенклатуру теплообмінника. На фіг.1, 5, 7 подано теплообмінник, поздовжній переріз, фіг.2, 3, 4, 6, 8 - теплообмінник, поперечний переріз, де 1 - зовнішнє ребро із пластини з відбортовкою біля отвору, 2 - внутрішнє ребро із гофрованої стрічки, 3 - внутрішній прохід, 4 - наскрізний прямолінійний канал, 5 - наскрізний гвинтоподібний канал. Технологічний процес одержування теплообмінника зводиться до того, що спочатку збирають гофровані стрічки в набір, їх спільна пластична деформація, а потім деформований набір вводиться в набір пластин, які сполучені по їх отворам з відбортовками. На завершення проводять термообробку. Відстань поміж ребрами або діаметр каналів, які утворені цими ребрами, може варіюватися від декількох мікронів до декількох десятків міліметрів, а кількість цих каналів може досягати декількох тисяч і більше. Зміна форми наскрізних каналів по довжині теплообмінника при дотриманні постійності площі в їх поперечному перерізі, а також орієнтування таких каналів по гвинтовій лінії приводить до турбуляції теплоносія, що пропускається. Ці обставини суттєво підвищують ефективність теплообміну поміж теплоносіями, що пропускаються. Приклади окремих варіантів конструкції теплообмінника. Приклад 1. Теплообмінник із мідної сталі (фіг.1 - 4) містить в собі зовнішні ребра 1 із пластин з відбортовками біля їх отворів і внутрішні ребра 2 з гофрованих стрічок, останні з яких формують наскрізні прямолінійні канали 4 кількістю 7шт. Нероз'ємні з'єднання пластин і стрічок утворені шляхом їх сумісної термообробки до самої температури розплавлення міді. Приклад 2. Мідний теплообмінник (фіг.5 і 6) має зовнішні та внутрішні ребра (1 і 2 відповідно), останні з яких утворюють наскрізні гвинтоподібні канали 5 кількістю 19шт. В цьому варіанті нероз'ємні з'єднання одержані в результаті спільнот термообробки складових при температурі взаємної дифузії атомів міді. Приклад 3. Теплообмінник із алюмінію (фіг.7 і 8) містить в собі зовнішні та внутрішні ребра (1 і 2). В 4 х внутрішніх проходах 3 знаходяться наскрізні прямолінійні канали кількістю 7, 7, 19 і 37шт. Причому в одному з двох проходів, які містять в собі по 7 каналів, ребра виконані у вигляді дискретних вставок гофрованих стрічок, як показано на фіг.7. Джерела інформації 1. Куракін А.К., Куракін Г.К. Виробництво і застосування біметалів і металів з захисними покриттями. Огляд зарубіжної техніки. - М.: ДЕРЖІНТІ, 1962. - С.61 - 62. 2. Авторське свідоцтво СРСР №1334027, кл. F28F1/32, 1987 (прототип).