ТЕПЛООБМЕННИК

Предлагаемое техническое решение относится к области теплотехники и может быть использовано для более эффективного обогрева жилых и производственных помещений.
Аналогичные технические решения известны см., например, заявку на изобретение ФРГ №3131737, которое содержит следующую совокупность существенных признаков:
зигзагообразную трубу с прямолинейными и изогнутыми участками, подсоединенную своими концами к тепловой сети;
набор нагреваемых элементов, выполненных в виде пластин оребрения, установленных своими отверстиями и прорезями, выполненными в пластинах оребрения, на внешних поверхностях участков зигзагообразной трубы.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного аналога являются:
зигзагообразная труба с прямолинейными и изогнутыми участками и с выводами для подсоединения к тепловой сети;
набор нагреваемых элементов, установленных на внешних поверхностях участков зигзагообразной трубы. Технический результат, который невозможно достичь вышеохарактеризованным аналогом заключается в увеличении поверхности теплоотдачи нагреваемых элементов, без значительных потерь тепла теплоносителя, при сохранении размеров теплообменника и в расширении арсенала технических средств.
Причиной невозможности достижения технического результата, указанного выше является то, что увеличение поверхности теплоотдачи возможно осуществить путем увеличения размеров и числа пластин, выполняющих роль нагреваемых элементов, на нагревание которых расходуется значительная часть тепла теплоносителя и которая не принимает участия в нагревании окружающего воздуха в помещении, а просто теряется.
Известно также аналогичное техническое решение см., патент Российской Федерации №2084796, который выбран в качестве прототипа и который содержит следующую совокупность существенных признаков:
- зигзагообразную трубу с прямолинейными и изогнутыми участками, подсоединенную своими свободными концами к тепловой сети;
- набор нагреваемых элементов, выполненных в виде пластин оребрения, расположенных своими отверстиями и прорезями, выполненными в пластинах оребрения, на внешних поверхностях участков зигзагообразной трубы. Общими признаками предлагаемого решения и прототипа являются:
- зигзагообразная труба с прямолинейными и изогнутыми участками и с выводами для подключения к тепловой сети;
- набор нагреваемых элементов, расположенных на внешних поверхностях участков зигзагообразной трубы.
Технический результат, который невозможно достичь прототипом заключается в увеличении поверхности теплоотдачи нагреваемых элементов, без значительных потерь тепла «теплоносителя, при сохранении размеров теплообменника и в расширении арсенала технических средств.
Причиной невозможности достижения технического результата, указанного в прототипе является то, что увеличение поверхности теплоотдачи возможно осуществить путем увеличения размеров и числа пластин, выполняющих роль нагреваемых элементов, на нагревание которых расходуется значительная часть тепла теплоносителя и которая не принимает участия в нагревании окружающего воздуха, а просто теряется.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача по созданию теплообменников, имеющих более эффективное нагревание воздуха в жилых и производственных помещениях, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше достигается тем, что в теплообменнике, содержащем зигзагообразную трубу с прямолинейными и изогнутыми участками и с выводами для подключения к тепловой сети и набор нагреваемых элементов, расположенный на внешних поверхностях участков зигзагообразной трубы, при этом каждый из нагреваемых элементов выполнен в виде двух пластин прямоугольной формы с углублением, выполненным по продольной оси в плоскости каждой пластины прямоугольной формы и с центральной продольной
прорезью, выполненной в углублении каждой пластины прямоугольной формы и соединенных между собой своими внешними краями, при этом нагреваемые элементы соединены между собой по внешним краям прорезей углублений, с образованием между нагреваемыми элементами внутренних сообщающихся полостей для заполнения теплопроводной жидкостью, а зигзагообразная труба расположена внутри прорезей углублений пластин прямоугольной формы набора нагреваемых элементов, закрытого боковыми торцевыми крышками.
Выполнение и установка нагреваемых элементов, как указано выше, позволяет при прохождении теплоносителя от теплосети через зигзагообразную трубу осуществить ее нагревание и передать тепло от ее нагретой внешней поверхности через контактные участки зигзагообразной трубы и нагреваемых элементов непосредственно к нагреваемым элементам и обеспечить при этом нагревание, как самих нагреваемых элементов, так и находящейся внутри нагреваемых элементов теплопроводной жидкости, которая нагреваясь до температуры, практически, равной температуре теплоносителя обеспечивает, в свою очередь, нагревание более значительных по площади внешних поверхностей нагреваемых элементов, а они обеспечивают нагревание воздуха, и за счет перемещения нагретых слоев воздуха внутри обогреваемого помещения, осуществить более эффективное его нагревание, так как тепло теплоносителя практически без каких-либо потерь используется на нагрев теплопроводной жидкости и нагреваемых элементов, чего не происходит в прототипе. В этом и проявляется достижение технического результата, указанного выше.
Предлагаемый теплообменник поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1 изображен теплообменник, на фиг 2 и 3 изображены пластины нагреваемых элементов и их вид сбоку.
Теплообменник содержит:
- зигзагообразную трубу - 1 с прямолинейными - 2 и изогнутыми - 3 участками, подсоединенную своими концами к тепловой сети - 4;
- набор нагреваемых элементов - 5, расположенный на внешних поверхностях участков зигзагообразной трубы - 1, каждый из нагреваемых элементов - 5 выполнен в виде двух пластин - 6, 7 прямоугольной формы с углублением - 8 и 9, выполненным по продольной оси в плоскости каждой пластины прямоугольной формы - 6 и 7 и с центральной продольной прорезью - 10 и 11, выполненной в углублении 8 и 9 каждой пластины - 6 и 7 прямоугольной формы и соединенных между собой своими внешними краями. При этом сами
нагреваемые элементы - 5 соединены между собой по внешним краям прорезей - 10, 11 углублений - 8, 9, с образованием между нагреваемыми элементами - 5 внутренних сообщающихся полостей, для заполнения их теплопроводной жидкостью - 12. При чем зигзагообразная труба - 1 расположена внутри прорезей - 10, 11 углублений - 8, 9 пластин - 6, 7 прямоугольной формы набора нагреваемых элементов - 5;
- левую боковую торцевую крышку - 13, установленную и закрепленную на левой боковой торцевой поверхности набора нагреваемых элементов - 5 и обеспечивающей закрытие прорези - 10 для предотвращения вытекания теплопроводной жидкости - 12 из внутренних полостей нагреваемых элементов - 5 наружу; правую боковую торцевую крышку - 14, установленную и закрепленную своими отверстиями, на внешних участках поверхностей концов зигзагообразной трубы - 1, а своими краями на правой боковой торцевой поверхности набора нагреваемых элементов - 5 и обеспечивающей закрытие прорези - 11 для предотвращения вытекания теплопроводной жидкости - 12 из внутренних полостей нагреваемых элементов - 5 наружу;
- пробку - 15, выполненную в верхней части боковой поверхности крайнего нагреваемого элемента - 5 для обеспечения закрытия внутренней полости набора нагреваемых элементов - 5 после ее заполнения теплопроводной жидкостью - 12.
Технология сборки теплообменника заключается в следующем. Через отверстия, выполненные в правой крышке - 14 пропускают концы зигзагообразной трубы - 1 и сваривают, например, лазерной сваркой между собой внутренние края отверстий правой крышки - 14 и участки внешней поверхности зигзагообразной трубы - 1. Устанавливают первую пластину - 7 своей прорезью - 11 на участки внешней поверхности зигзагообразной трубы - 1, направляя углубление - 9 с прорезью - 11 в сторону правой крышки - 14 и сваривают внешние края правой крышки - 14 с областью, прилегающей к прорези - 11 первой пластины. Затем устанавливают вторую пластину - 6 своей прорезью - 10 на участки внешней поверхности зигзагообразной трубы - 1, направляя внутреннюю полость углубления - 8 с прорезью - 10 в сторону внутренней полости углубления - 9 первой пластины - 7, совмещая и сваривая
между собой внешние боковые края первой и второй пластины - 7 и 6. После этого устанавливают третью пластину - 7 своей прорезью - 11 на участки внешней поверхности зигзагообразной трубы - 1, направляя углубление - 9 с прорезью - 11 в сторону углубления - 8 с прорезью - 10 второй пластины - 6, совмещая и сваривая между собой внутренние края прорезей - 10 и 11 второй - 6 и третьей пластины - 7 и т.д. К области, прилегающей к прорези - 10 последней пластины - 6 приваривают края левой крышки - 13 и получают таким образом набор загерметизированных нагреваемых элементов - 5 с сообщающимися между собой своими внутренними полостями.
После этого открывают пробку - 15 и заливают во внутренние полости нагреваемых элементов - 5 теплопроводную жидкость - 12, например, тосол. Закрывают пробкой - 15 отверстие для подачи теплопроводной жидкости - 12 во внутренние полости нагреваемых элементов - 5 и получают готовый к эксплуатации теплообменник.
Предлагаемый теплообменник работает следующим образом. Поступающий теплоноситель с выхода теплосети - 4 в зигзагообразную трубу - 1 осуществляет ее нагревание и передает тепло от нагретой внешней поверхности через контактные участки зигзагообразной трубы - 1 и нагреваемых элементов - 5 непосредственно к нагреваемым элементам - 5 и к теплопроводной жидкости - 12. В результате чего происходит нагревание, как самих нагреваемых элементов - 5 так находящейся внутри нагреваемых элементов - 5 теплопроводной жидкости - 12, которая нагревается до температуры, практически равной температуре теплоносителя и обеспечивает, в свою очередь, нагревание более значительных по площади внешних поверхностей нагреваемых элементов - 5, а они обеспечивают нагревание воздуха и за счет перемещения нагретых слоев воздуха внутри обогреваемого помещения, осуществляют эффективное его нагревание.
Таким образом, предлагаемый теплообменник позволяет снизить потери тепла теплоносителя, которые в аналогичных технических решениях используются на нагревание пластин оребрения, значительно увеличить поверхность теплоотдачи нагреваемых элементов без увеличения размеров самого теплообменника и повысить тем самым эффективность обогревания жилых и производственных помещений, поэтому предлагаемый теплообменник займет достойное место среди известных теплообменников.