Теплообмінник повітряно-масляного агрегату

1 Теплообмінник повітряно-масляного агрегату, який містить ємності для рідини, яку охолоджують, плоскоовальні трубки, що з'єднують ці ємності, гофровані пластини, що встановлені між плоскоовальними трубками, який відрізняється тим, що теплообмінник додатково містить турбулізатори, які виконані у вигляді гофрованих пластин, розміщених усередині плоскоовальних трубок 2 Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що турбулізатори виконані у вигляді набору гофрованих пластин, які встановлені послідовно та розташованих так, що гофри кожної наступної пластини зміщені відносно гофрів попередньої на крок 3 Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що всі елементи виконані з матеріалів з однаковими коефіцієнтами теплового розширення Корисна модель відноситься до теплообмінників трубчасто-стрічкового типу, які застосовують переважно у системах охолодження масла авіаційних двигунів Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, до корисної моделі, що заявляється, є теплообмінник повітряно-масляного агрегату, представлений в описі до авторського свідоцтва СРСР № 357841 від 15 09 67р. опубл 23 05 78 р , М Кл F28F 1/08, F28 7/00 Відомий теплообмінник повітряно-масляного агрегату має МІСТКОСТІ ДЛЯ рідини, яку охолоджують, плоскоовальні трубки, що з'єднують ці МІСТКОСТІ, гофровані пластини, які встановлені між плоскоовальними трубками У відомому теплообміннику плоскоовальні трубки, що призначені для проходження по ним рідини, яку необхідно охолодити, є порожніми Гофровані пластини встановлені між місткостями для рідини, яку охолоджують, похило щодо горизонтальної площини і припаяні до стінок плоскоовальних трубок Відомий пристрій при використанні його в системах охолодження авіаційних двигунів має недостатню надійність, що обумовлено його недостатньою ефективністю охолодження масла двигуна і недостатньою МІЦНІСТЮ конструкції Недостатня ефективність охолодження масла авіаційного двигуна відомим пристроєм обумовлена тим, що у відомому пристрої сумарна площа контакту часток рідини, яку охолоджують, з охолоджувальними елементами конструкції теплооб мінника є недостатньою для ефективного відводу тепла від рідини, тому що сумарна площа контакту є обмеженою стінками ємностей плоскоовальних трубок Крім того, при наскрізному слабо турбулентному проходженні рідини по трубках, теплообмін між частками рідини та елементами конструкції відбувається переважно в поверхневих шарах потоку, що також є причиною недостатньої ефективності охолодження З'єднання гофрованих пластин з плоскоовальними трубками за допомогою пайки знижує МІЦНІСНІ характеристики пристрою Це обумовлено тим, що в процесі експлуатації пристрою місця паяних з'єднань гофрованих пластин з плоскоовальними трубками, які виконані з матеріалів з різними коефіцієнтами теплового розширення, виступають як концентратори напруження Це приводить до зниження МІЦНІСНИХ характеристик пристрою, що створює передумови для механічного руйнування конструкції при тривалій експлуатації и в складі авіаційного двигуна, де передбачаються тривалі механічні і вібраційні навантаження, а також значні коливання температур Таким чином, відомий пристрій має недостатню надійність при використанні на авіаційних двигунах через недостатню ефективність охолодження масла двигуна і недостатню МІЦНІСТЬ конструкції В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення теплообмінника повітряно-масляного агрегату, у якому шляхом уведення нових конструктивних елементів, а також нового ви ю СО 00 о 1083 конання відомих елементів і зміни звязків між ними забезпечується інтенсифікація теплообміну із одночасним підвищенням МІЦНІСНИХ характеристик конструкції, і за рахунок цього підвищується надійність пристрою Поставлена задача вирішується тим, що в теплообміннику повітряно-масляного агрегату, який має МІСТКОСТІ для рідини, що охолоджується, плоскоовальні трубки, що з'єднують ці МІСТКОСТІ, гофровані пластини, що встановлені між плоскоовальними трубками, новим, ВІДПОВІДНО ДО корисної моделі, є те, що теплообмінник додатково містить турбулізатори, які виконані у вигляді гофрованих пластин, розміщених усередині плоскоовальних трубок Новим єтакожте, що турбулізатори виконані у вигляді набору гофрованих пластин, які встановлені послідовно і розташовані так, що гофри кожної наступної пластини зміщені відносно гофрів попередньої на крок Новим єтакожте, що всі елементи теплообмінника виконані з матеріалів з однаковими коефіцієнтами теплового розширення Причиново-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному Додаткове спорядження теплообмінника повітряно-масляного агрегату турбулізаторами, які виконані у вигляді гофрованих пластин, розміщених усередині плоскоовальних трубок, підвищує ефективність охолодження рідини (масла двигуна) Це пояснюється наступним Турбулізатори, які виконані у вигляді гофрованих пластин, що встановлені усередині плоскоовальних трубок, утворюють додаткові канали для проходження рідини При цьому збільшується площа контакту часток рідини з поверхнями елементів конструкції Таким чином, збільшується сумарна площа тепловіддачі КІЛЬКІСТЬ тепла, що віддається частками рідини стінкам плоскоовальних трубок в одиницю часу значно зростає, підвищується ефективність її охолодження Виконання турбулізаторів у вигляді набору гофрованих пластин, які встановлені послідовно, причому так, що гофри кожної наступної пластини зміщені відносно гофрів попередньої на крок, дозволяє додатково турбулізувати потоки рідини, що охолоджується в каналах, утворених турбулізаторами Одиничні ПОТОКИ рідини в плоскоовальних трубках, які зустрічають на своєму шляху ряд послідовно встановлених гофрованих пластин, зміщених на крок гофри одна щодо попередньої, змішуються між собою, розділяються на нові потоки додаткову КІЛЬКІСТЬ разів, що кратна КІЛЬКОСТІ гофрованих пластин у наборі Турбулізація потоків рідини сприяє додатковій тепловіддачі за рахунок охолодження ядра потоку рідини, що також підвищує ефективність охолодження масла двигуна Крім того, встановлення в плоскоовальних трубках турбулізаторів у вигляді гофрованих пластин, що заповнюють увесь їхній внутрішній обсяг і при цьому упираються в стінки трубок виступами своїх гофрів, додають конструкції додаткову жорсткість і МІЦНІСТЬ Це значно підвищує СТІЙКІСТЬ пристрою до деформацій і руйнувань при великих динамічних і температурних навантаженнях, що виникають у процесі його експлуатації на авіаційному двигуні Виконання усіх елементів пристрою з матеріалів з однаковими коефіцієнтами теплового розширення дозволяє усунути температурні деформації конструктивних елементів пристрою У місцях контакту елементів пристрою між собою при зазначеному виборі матеріалів концентратори напруження практично не виникають Завдяки цьому СТІЙКІСТЬ пристрою до руйнування підвищується Отже, у жорстких експлуатаційних умовах роботи теплообмінника повітряно-масляного агрегату, зокрема, при різких коливаннях температури і тривалих вібраційних навантаженнях, запропонований пристрій має досить високу надійність Крім того, виконання усіх елементів з матеріалів з однаковими коефіцієнтами теплового розширення дозволяє використовувати при виготовленні пристрою оригінальну технологію з'єднання елементів конструкції У запропонованому пристрої після попереднього складання елементів конструкції здійснюють нагрівання всього пристрою до температури, близької до температури плавлення При цьому місця стикання елементів конструкції оплавляються, утворюючи нероз'ємне з'єднання, якому властиві висока МІЦНІСТЬ та жорсткість Таким чином, пристрій, який заявляється, має високу надійність у роботі за рахунок інтенсифікації теплообміну з одночасним підвищенням МІЦНОСТІ конструкції Корисна модель пояснюється кресленням, де на фіг 1 - схематичне зображення теплообмінника повітряно-масляного агрегату в поздовжньому розрізі, на фіг 2 - перетин А-А плоскоовальної трубки, фіг 3 - перетин В-В плоскоовальної трубки Теплообмінник повітряно-масляного агрегату має МІСТКІСТЬ 1, МІСТКІСТЬ 2 і МІСТКІСТЬ 3 для рі дини, яку охолоджують 3 ними з'єднані плоскоовальні трубки 4, що встановлені між ємностями 1, З і ємністю 2 При цьому МІСТКІСТЬ 1 і МІСТКІСТЬ 3 од накові по об'єму між собою Вони оснащені вхідним патрубком 5 і вихідним патрубком 6, ВІДПОВІДНО До місткостей 1, 3 приєднана одним зі своїх торцевих боків рівна КІЛЬКІСТЬ плоскоовальних трубок 4, а до МІСТКОСТІ 2 приєднані всі плоскоовальні трубки 4 іншими своїми торцевими боками Усередині плоскоовальних трубок 4 встановлені турбулізатори 7, що виконані у вигляді гофрованих пластин 8 КІЛЬКІСТЬ ЦИХ пластин 8 у кожній плоскоовальній трубці 4 може дорівнювати двом і більше Пластини 8 встановлені послідовно, при цьому кожна наступна пластина 8 має зміщення гофри на крок у порівнянні з попередньою Між ПЛОСКООвальними трубками 4, що розміщені паралельно одна одній,встановлені гофровані пластини 9 Всі елементи теплообмінника розміщені в корпусі 10, що виконаний у вигляді кожуха з відкритими двома протилежними стінками для вільного доступу повітря до плоскоовальних трубок 4 ном Запропонований пристрій працює таким чи Рідина, що призначена для охолодження (масло авіаційного двигуна), подається через вхід 1083 ний патрубок 5 під тиском 1,5- 2,5 атм у МІСТКІСТЬ 1, з якої рідина надходить у частину плоскоовальних трубок 4, що з'єднують МІСТКІСТЬ 1 і МІСТКІСТЬ 2 При цьому рідина, яку охолоджують, зустрічає на своєму шляху турбулізатори 7 у вигляді гофрованих пластин 8, які встановлені послідовно Потік рідини за допомогою пластин 8 розділяється на окремі потоки, а внаслідок того, що кожна з наступних пластин 8 встановлена зі зміщенням на крок гофри щодо попередньої, потоки постійно змінюють свій напрямок, змішуються, і потік рідини набуває значної турбулентності Контакт часток рідини зі стінками плоскоовальних трубок 4 при цьому значно зростає Унаслідок цього підсилюється тепловіддача стінкам плоскоовальних трубок 4 Внаслідок того, що плоскоовальні трубки 4 з'єднані між собою гофрованими перегородками 9, останні інтенсивно нагріваються від рідини, що перекачується по плоскоовальним трубкам Далі рідина надходить у МІСТКІСТЬ 2, з якої перетікає в МІСТКІСТЬ 3 по ІНШІЙ частині плоскоовальних трубок 4 3 МІСТКОСТІ 3 через вихідний патрубок 6 рідина виходить з пристрою, тобто, теплообмінник є двоходовим Робота теплообмінника передбачається при інтенсивному обдуві потоками повітря плоскоовальних трубок 4 через відкриті частини корпуса 10 Тепло, придбане трубками від рідини, віддається часткам повітря та відходить з їхніми потоками Таким чином, здійснюється охолодження рідини Зниження температури масла, що проходить через теплообмінник повітряно-масляного агрегату, складає 2040°С в залежності від температури навколишнього середовища і прохідної КІЛЬКОСТІ масла Був виготовлений макет теплообмінника повітряно-масляного агрегату і проведене його випробування При цьому елементи конструкції були виготовлені з алюмінієвих плакованих сплавів (АПС, АМПС) Товщина плоскоовальних трубок і гофрованих пластин складала 0,8 мм, корпуса - 5 мм КІЛЬКІСТЬ гофрованих пластин, послідовно встановлених всередині плоскоовальних трубок, дорівнювало чотирьом, що є оптимальним Ця КІЛЬКІСТЬ обрана емпірично КІЛЬКІСТЬ гофрованих пластин менше двох не забезпечує необхідну турбулентність потоку рідини, а КІЛЬКІСТЬ більше шести не завжди технологічно виправдана Випробування пристрою проводилися при перепаді температур зовнішнього середовища від -60°С до +120°С Механічні навантаження складали вібрація від 10 до 2000 Гц, перевантаження - до ЗО д, удари - до 10 g Результати випробувань підтвердили розрахункові характеристики теплообмінника повітряномасляного агрегату, як у частині МІЦНІСНИХ характеристик, так і величин теплознімання З ФІГ. 1 Фіг. 2 гч ^ Фіг. З Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3