Перехресноточний теплообмінник

1. Перехресноточний теплообмінник, що включає корпус, який містить бічну стінку, виконану переважно з однотипних елементів, верхню й нижню кришки, патрубки для підведення й відводу теплоносіїв, теплообмінний пакет, виконаний у вигляді паралельно розташованих прямокутних гофрованих теплообмінних пластин, жорстко з'єднаних одна з одною по плоских периферійних крайках з утворенням суміжних теплообмінних каналів для проходження теплоносіїв у попереч C2 2 (13) 1 3 85301 4 виконану з однотипних елементів, верхню й нижню ної стінки корпуса за допомогою з'єднувальних кришки, а також закріплений у корпусі за допомоелементів, згідно з винаходом, стійки виконані у гою з'єднувальних елементів теплообмінний пакет, вигляді елементів циліндричної обичайки, а елепричому елементи бічної стінки з'єднані один з менти бічної стінки приєднані до стійок з утворенодним за допомогою фланцевих з'єднань, з утвоням циліндричної обичайки. ренням циліндричної обичайки. У кути теплообУ кращому варіанті реалізації винаходу верхня мінного пакета, що складається з паралельно розй нижня кришки корпуса приварені до торців тепташованих прямокутних го фрованих лообмінного пакета, а стійки приварені до внутрітеплообмінних пластин, жорстко з'єднаних між шніх поверхонь зазначених кришок. Крім того, собою по плоских периферійних крайках з утвостійки й кришки корпуса теплообмінника утворюренням суміжних теплообмінних каналів, що черють з елементами бічної стінки вузли ущільнення гуються по висоті пакета й не сполучаються між типу «шип-паз». собою, уварені гребінчасті планки, жорстко прикріВиконання бічної стінки корпуса теплообмінниплені до стійок, які кріпляться між фланцевими ка у вигляді циліндричної обичайки дозволяє зниз'єднаннями елементів бічної стінки за допомогою зити масу апарата за рахунок зменшення товщини з'єднувальних елементів [див. патент РФ №44807, стінок корпуса, а також сформувати разом із пряМКВ F28D9/00, опубл.27.03.2005]. мокутним пакетом пластин колекторні камери, які При роботі теплообмінника теплоносії через мають у поперечному перерізі форму сегмента, вхідні патрубки надходять у колекторні порожнини, що забезпечує рівномірний розподіл теплоносіїв у утворені циліндричними елементами бічної стінки, каналах пакета й, в остаточному підсумку, ефекгребінчастими планками й пакетом пластин, звідки тивне використання теплообмінної поверхні. спрямовуються в теплообмінні канали. З теплообКонструкція теплообмінника із привареними до мінних каналів, обмінявшись теплом, теплоносії торців теплообмінного пакета верхньою й нижнадходять у колекторні камери й через вихідні ньою кришками корпуса дозволяє виключити вузли патрубки видаляються з теплообмінника. ущільнення між теплообмінним пакетом і кришкаДо недоліків розглянутої конструкції відноми корпуса, що забезпечує надійний поділ порожситься підвищена складність складання елементів нин теплоносіїв. бічної стінки зі стійками і верхньою й нижньою Виконання стійок у вигляді елементів циліндкришками корпуса, тому що затягування різьбових ричної обичайки із кріпленням їх за допомогою з'єднань при цьому відбувається в різних площизварювання до кришок корпуса дозволяє виключинах для кожного з елементів бічної стінки: ти стики ущільнювальних прокладок. Використан- у вертикальній площині - при кріпленні вертиня при цьому цільної рамкової прокладки, дозвокальних фланців елементів бічної стінки до стійок; ляє герметизувати з'єднання елементів бічної - у горизонтальній площині - при кріпленні гостінки зі стійками й кришками корпуса, забезпечуризонтальних фланців елементів бічної стінки до ючи надійну герметизацію корпуса теплообмінника верхньої й нижньої кришок. в цілому, а також виключаючи можливість перетоКрім того, наявність вузлів ущільнення складків між порожнинами теплоносіїв. ної форми між торцями теплообмінного пакета й Перераховані особливості винаходу дозволякришками корпуса знижує надійність розглянутої ють усунути недоліки розглянутих вище відомих конструкції. При цьому основним недоліком є наконструкцій, забезпечуючи тим самим рішення явність стиків ущільнювальних прокладок у місцях поставленої задачі. з'єднання торців стійок і вертикальних фланців Винахід ілюструється кресленнями, на яких елементів бічної стінки з верхньою й нижньою зображені: кришками, що істотно знижує надійність герметиФіг.1 - теплообмінник, що заявляється, у зборі; зації конструкції теплообмінника. Фіг.2 - вид звер ху на теплообмінник по Фіг.1; В основу винаходу поставлено задачу ствоФіг.3 - пакет теплообмінних пластин з верхрення надійної конструкції перехресноточного ньою й нижньою кришками пластинчастого теплообмінника зі зниженою мекорпуса й стійками; талоємністю. Фіг.4 - поперечний переріз теплообмінника в Поставлена задача вирішується завдяки тому, зборі по Фіг.1; що в перехресноточному теплообміннику, що Фіг.5 - місце Г по Фіг.3 (збільшено); включає корпус, який містить бічну стінку, виконаФіг.6 - місце Б по Фіг.4 (збільшено); ну переважно з однотипних елементів, верхню й Фіг.7 - фрагмент поперечного перерізу теплонижню кришки, патрубки для підведення й відводу обмінника в зборі по Фіг.4; теплоносіїв, теплообмінний пакет, виконаний у Фіг.8 - вузол кріплення проміжної перегородки вигляді паралельно розташованих прямокутних до пакета пластин. гофрованих теплообмінних пластин, жорстко з'єдТеплообмінник (Фіг.1 і Фіг.2) містить корпус, наних одна з одною по плоских периферійних що складається з бічних стінок 1, верхньої й нижкрайках з утворенням суміжних теплообмінних ньої кришок 2 і патрубків підведення й відводу каналів для проходження теплоносіїв у поперечпершого (3 і 4) і другого (5 і 6) теплоносіїв. Бічні ному напрямку друг до др уга, що чергуються по стінки 1 корпуса включають прямолінійні фланці 7 і висоті пакета й не сполучаються між собою, гребікільцеві фланці 8. нчасті планки, уварені в кути теплообмінного пакеУ корпусі розміщений пакет теплообмінних та й розташовані переважно в радіальному напластин 9 (Фіг.3), причому вер хня й нижня кришки прямку, стійки, жорстко прикріплені до 2 корпуса приварені до торців пакета теплообмінгребінчастих планок і приєднані до елементів бічних пластин. Циліндричні бічні стінки корпуса 1 5 85301 6 утворюють разом із прямокутним пакетом пластин При багатоходовій схемі компонування з уста9 колекторні камери 10, що мають у поперечному новленими в колекторних камерах проміжними перерізі форму сегментів (Фіг.4). перегородками теплоносій І спрямовується в групу Пакет теплообмінних пластин, як показано на теплообмінних каналів, що складає частину пакета Фіг.3 і Фіг.5, містить групу прямокутних го фрованих пластин. При виході зі згаданої групи каналів теппластин 11, причому пари суміжних пластин з'єдлоносій І у колекторній камері змінює напрямок нані по протилежних крайках 12 роликовим контакруху на протилежний й спрямовується в наступну тним зварюванням, а по двох інших протилежних груп у каналів, у такий спосіб проходячи послідовно крайках 13 - аргонно-дуговим зварюванням або весь пакет теплообмінних пластин, після чого запайкою. Знизу й зверху теплообмінний пакет міслишає теплообмінник через вихідний патрубок 4 тить плоскі пластини 14, товщина яких в 3-5 разів (Фіг.1 і Фіг.2). перевищує товщин у теплообмінних пластин 11. У Другий теплоносій ІІ надходить через вхідний кутах пластин теплообмінного пакета для поділу патрубок 5 у колекторну камеру й далі - у теплопотоків теплоносіїв приварені гребінчасті планки обмінні канали пакета пластин. Пройшовши колек15, причому виступаюча за габарити пластин часторну камеру, він видаляється з теплообмінника тина гребінчастих планок має вигин під кутом 45°, через патрубок 6. як показано на Фіг.4 і Фіг.6. При цьому гребінчасті При проходженні першого І і другого ІІ теплопланки приварені до торців кутових зон 16 плоских носіїв через теплообмінні канали пакета пластин пластин 14 таким чином, що верхній і нижній торці між ними здійснюється процес теплообміну. 17 гребінчастих планок лежать в одній площині із При парній схемі компонування, тобто при кізовнішніми поверхнями плоских пластин 14 (Фіг.7). лькості ходів по тракту теплоносія, що дорівнює 2, Крім того, пакет теплообмінних пластин вклю4, 6 і т.д., патрубки входу й ви ходу розташовані на чає стійки 18 (Фіг.4 і Фіг.6), приварені до гребінчасодній бічній стінці корпуса (Фіг.1). При непарній тих планок і внутрішніх поверхонь верхньої й нижсхемі компонування, тобто при кількості ходів, що ньої кришок корпуса, а також проміжні перегородки дорівнює 1, 3, 5 і т.д., вхідний і вихідний патрубки 19 (Фіг.7), що організують необхідну кількість ходів розміщені на протилежних бічних стінках корпуса. по трактах теплоносіїв. Перегородки 19 приєднуПри багатоходовій схемі компонування, коли ються за допомогою зварювання до торців теплоперший теплоносій І спрямовується у верхній патобмінних пластин. Для виключення перетоків тепрубок, а другий теплоносій ІІ - у нижній, здійснюлоносіїв по зазорах між перегородками й бічними ється протиточна схема руху теплоносіїв, як покастінками корпуса периферійні крайки перегородок зано на Фіг.1. При прямоточній схемі обидва обладнані вузлами ущільнення 20 (Фіг.8). теплоносії спрямовуються у верхні або нижні патПри складанні теплообмінника прямолінійні рубки. фланці 7 бічних стінок корпуса за допомогою різьВикористання в теплообміннику проміжних пебових елементів 21 кріпляться до стійок, як покарегородок дозволяє здійснити будь-яку схему прозано на Фіг.4 і Фіг.6, а кільцеві фланці 8 бічних стіходження теплоносіїв залежно від їхніх параметнок кріпляться до торців верхньої й нижньої рів, витрат і допустимих втрат тиску по кожному з кришок корпуса 2 (Фіг.1 і Фіг.2). Між стійками 18 і теплоносіїв, чим досягається максимальна теплопрямолінійними фланцями 7 бічних стінок, а також гідравлічна ефективність теплообмінника. між кільцевими фланцями 8 бічних стінок і кришВинахід не обмежується описаною вище консками корпуса 2 розміщені вузли ущільнення 22 трукцією теплообмінника, охоплюючи різні інші (Фіг.6). варіанти її реалізації. Наприклад, патрубки підвеТеплообмінник працює в такий спосіб. дення й відводу теплоносіїв можуть бути встановПерший теплоносій І надходить через патрулені в кришках корпуса апарата, а бічні стінки корбок 3 в колекторну камеру 10, звідки спрямовуєтьпуса можуть бути виготовлені із цільного ся в теплообмінні канали пакета пластин 9. металевого листа без прямолінійних і кільцевих При одноходовій схемі компонування теплонофланців. сій І, пройшовши через теплообмінні канали всьоТеплообмінник може експлуатуватися як у вего пакета, надходить у колекторну камеру й залиртикальному, так й у горизонтальному положенні, і шає теплообмінник через вихідний патрубок. У використовува тися для охолодження й нагрівання цьому випадку вхідний і вихідний патрубки розтарідин і газів, а також застосовуватися в якості коншовані на протилежних бічних стінках корпуса. денсатора і випарника. 7 85301 8 9 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 85301 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601