Пластинчастий теплообмінник

Реферат: Винахід належить до пластинчастих теплообмінників, призначених для забезпечення теплообміну між припливним і витяжним повітрям. Конструкція пристрою та наявність фасок в пластинах забезпечує пологий та ламінарний потік повітря, що в свою чергу знижує аеродинамічний опір та зменшує шум при протіканні повітря через теплообмінник. UA 116029 C2 (12) UA 116029 C2 UA 116029 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області кондиціювання і вентиляції повітря, зокрема до пластинчастих теплообмінників, призначених для забезпечення теплообміну між припливним і витяжним повітрям або зустрічними потоками повітря. Відомий пакет пластинчастого теплообмінника [патент RU № 10861 U1, F28D1/02 від 02.03.1999], який складається з плоских пластин, і гофрованих пластин-вставок, що розміщені почергово та примикають одна до одної. Гофри виконані у вигляді виступів і западин і чергуються між собою. За рахунок чергування виступів і западин на гофрованих пластинах, між плоскими і гофрованими пластинами, утворюються поперемінно протиструминні канали для робочих середовищ. Відомий пакет пластинчастого теплообмінника [патент RU № 119085 U1, F28D9/00 від 17.04.2012], який містить паралельні пластини з виштамповками гофрів. Суміжні пластини контактують один з одним вершинами гофрів і формують поперемінно протиструминні канали для робочих середовищ. Канали для робочих середовищ розташовані під кутом один до одного. Відомий пакет пластинчастого теплообмінника [заявка US № 2007/107221 A1, F24F12/00 від 20.10.2006], прийнятий за найближчий аналог, який містить два типи різнопрофільних пластин, що чергуються між собою. Пластини виконані у формі шестикутника з рамою і елементами всередині рами. Одна сторона кожної з пластин виконана гладкою, а на іншій стороні кожної з пластин виконані напрямні у вигляді опуклих елементів, що йдуть від однієї бічної сторони рами, через центральну ділянку, до паралельної їй іншої бічної сторони. При укладанні пластин одна на одну, опуклі елементи формують зазор між пластинами, утворюючи канали для потоків повітря. На інших паралельних бічних сторонах кожної з пластин виконано рівну ділянку. Ширина торцевих сторін однакова. Пластини герметично з'єднані між собою по черзі, наприклад паралельні торцеві сторони з рівною ділянкою однієї з пластин з'єднано з паралельними торцевими сторонами з опуклими елементами іншої з пластин. Недоліком аналогів є високий аеродинамічний опір потоку повітря між різнопрофільними пластинами, що виникає через турбулентність та завихрення потоку повітря і приводить до значних енергозатрат в системі, де пристрій застосовується. Окрім того, в результаті руху повітря через канали, при застосуванні таких пластинчатих теплообмінників, в системах (пристроях) очищення повітря збільшується опір потоку повітря та виникає шум. Задачею винаходу є зменшити енерговитрати пластинчатого теплообмінника, а саме знизити аеродинамічний опір потоків повітря між пластинами шляхом зміни конструктивних елементів. Задача вирішується конструкцією пластинчастого теплообмінника з пластинами у формі шестикутника. Кожна пластина має раму у формі шестикутника і елементи всередині рами. Усередині рами кожна пластина містить напрямні, де з одного боку пластини виконані плоскими, а з іншого – з випуклими напрямними. Пластини з боку, де виконані плоскими, містять додаткове суцільне покриття по всій площі. Дві паралельні сторони рами пластини виконані з фасками, дві інші паралельні сторони рами пластини виконані з заглибленнями. Сторони з заглибленнями виконані з отворами, через які надходить та (або) виходить повітря, що протікає по каналах. Ширина бічної сторони рами з фаскою кожної пластини більша за ширину кожної сторони рами з заглибленням. Пластини з'єднані в теплообміннику таким чином, що напрямні елементи утворюють канали для потоків повітря, причому сторона рами з фаскою однієї пластини прилягає до сторони рами з заглибленням іншої пластини. Так як ширина бічної сторони рами з фаскою більша за ширину бічної сторони рами з заглибленням, створюється плавний перехід для потоку повітря. Отримуємо можливість плавного потоку повітря на вході (виході) теплообмінника, зменшення шуму при цьому. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: фіг. 1. (а, б) - загальний вигляд пакета пластинчастого теплообмінника в корпусі (варіанти); фіг. 2. - профіль пластини теплообмінника (а) та прилеглої до неї наступної пластини теплообмінника (б) з зображенням напрямку руху потоку повітря; фіг. 3. - варіант форми пластини теплообмінника; фіг. 4. (а, б) - схематичне зображення руху потоків повітря на вході теплообмінника при пластинах з фасками (а) та при пластинах без фасок (б) (порівняння); фіг. 5. (а, б) - загальний вигляд пластини теплообмінника (варіанти). Пакет теплообмінника (1) складається з пластин (2, 3), що примикають одна до одної. Пластини (2, 3) виконані у формі шестикутника з рамою. З одного боку поверхня кожної пластини (2, 3) виконана плоскою, а з іншого боку на пластинах (2, 3) виконані хвилеподібні (або іншої форми), опуклі з одного боку пластин, напрямні (4). Напрямні спрямовані від однієї сторони рами пластини (2, 3), через центральну ділянку, до паралельної їй іншої сторони рами. 1 UA 116029 C2 5 10 15 20 25 По всій довжині бічної сторони рами з напрямними (4) виконано заглиблення (6). На центральній ділянці пластин (2, 3) можуть бути виконані додаткові горизонтально орієнтовані напрямні (4). По всій довжині двох інших паралельних сторін рам кожної з пластин (2, 3), виконана плавна фаска (5). При укладанні пластин (2, 3) одна на одну, напрямні (4) формують зазор між пластинами (2, 3), тим самим утворюють канали для потоків повітря і забезпечують напрямок потоку повітря. Пластини (2, 3) герметично з'єднані між собою по черзі, наприклад паралельні сторони рами пластини, які містять фаски (2), з'єднані з паралельними сторонами рами пластини, які містять заглиблення (3), і навпаки. За рахунок того, що ширина бічної сторони рами з фаскою (5), більша за ширину бічної сторони рами з заглибленням (6), при з'єднанні пластин (2, 3), перед каналами для потоків повітря, які утворюються між пластинами, виконаний плавний перехід з мінімально можливим опором для потоків повітря. Плавний перехід усуває необхідність різкої зміни напряму руху повітря. Пластини (2, 3) можуть бути виконані з пластика (наприклад, поліетилену, полікарбонату та ін.) або з металу. Пакет теплообмінника (1) розміщений в корпусі (7). Теплообмінник працює наступним чином. Робоче середовище, наприклад свіже повітря, надходить в канали (8), утворені між пластинами (2, 3) з одного боку пакета теплообмінника (1), і направляється по напрямних (4), а виходить з протилежного паралельного боку пакета теплообмінника (1). Потік повітря на вході і виході відбувається з мінімальним аеродинамічним опором завдяки плавному переходу у вигляді фасок. Аналогічно, друге робоче середовище, наприклад повітря, що видаляється з приміщення, надходить з протилежного боку пакета в канали (9), утворені між пластинами (2, 3), і прямує уздовж виступів (4) в іншу сторону. Робочі середовища між собою не перемішуються. Теплообмін відбувається по всій площі пластин (2, 3). Таким чином, за рахунок зміни конструкції пристрою отримали змогу досягти ефективного теплообміну з одночасним зниженням аеродинамічного опору. Наявність фаски забезпечує пологий та ламінарний потік повітря на вході (виході) та зменшує шум та опір при протіканні повітря через теплообмінник. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Пластинчастий теплообмінник, що містить пакет паралельних рельєфних пластин у формі шестикутника по периметру, де суміжні пластини контактують одна з одною і формують канали, який відрізняється тим, що кожна пластина містить раму у формі шестикутника і напрямні всередині рами, де з одного боку пластини виконані плоскими, а з іншого боку - з виступаючими напрямними, дві паралельні сторони рами пластини виконані з фасками, а дві інші паралельні сторони рами пластини виконані з заглибленнями, де сторони рами з фасками однієї пластини, прилягають до сторін рами з заглибленнями іншої пластини, а ширина сторін рам з фасками більше ширини сторін рам з заглибленнями, причому сторони рами з заглибленнями виконані з отворами, через які надходить та (або) виходить повітря, що протікає по каналах. 2 UA 116029 C2 3 UA 116029 C2 4 UA 116029 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5