ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к пластинчатым теплообменным аппаратам, и может быть использована в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для нагрева или охлаждения жидких и газообразных сред.
Известен пластинчатый теплообменник для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями, содержащий корпус с отверстиями в боковой стенке для входа и выхода первого теплоносителя и установленный в корпусе пакет теплообменных пластин, которые размещены попарно таким образом, что между пластинами каждой пары образован канал для протока второго теплоносителя, а между парами пластин каналы для протока первого теплоносителя. При этом пластины неразъемно соединены между собой по периметру пластин и периметру отверстий для протока второго теплоносителя, образуя неразборный пакет, содержащий фиксированное число пластин (см. Европейскую заявку №0434553, МПК F28D 9/00, опубл. 1990).
Недостатком описанного теплообменника является фиксированная для каждого типоразмера длина проточного тракта теплоносителей, а также фиксированное число пластин в пакете, определяемое высотой корпуса, что ограничивает эксплуатационные возможности теплообменника и увеличивает типоразмерный ряд при проектировании теплосистем. Еще одним недостатком известной конструкции является затрудненный доступ к поверхностям пластин для чистки и контроля их состояния, ремонта или замены пакета, а также отсутствие в ней каких-либо приспособлений для промывки каналов, образованных внутри попарно спаянных пластин для протока второго теплоносителя.
Наиболее близкой к заявляемой (прототипом) является конструкция пластинчатого теплообменника, включающая корпус и установленный в нем разборный пакет пластин, разделенный перегородками на секции. В пакете пластины неразъемно соединены по замкнутым контурам в группы, в том числе попарно. Схема течения теплоносителей по секциям определяется взаимным расположением отверстий в соседних перегородках. Теплообменник имеет регулируемые характеристики, поскольку число пластин, а также число и положение перегородок в пакете могут изменяться (см. патент РФ на изобретение №2042911, МПК F28D 9/00, опубл. 27.08.1995).
При работе теплообменника теплоносители пропускаются по системе каналов, образованных теплообменными пластинами, перегородками и стенкой корпуса, между входными и выходными коллекторами. При этом первый теплоноситель поступает в коллекторы пакетов пластин и движется во внутреннем пространстве между сваренными пластинами, а второй теплоноситель движется в пространстве корпуса снаружи попарно сваренных пластин.
К недостаткам рассматриваемой конструкции относится повышенная сложность сборки элементов, а также отсутствие промывки каналов для теплоносителей.
В основу полезной модели поставлена задача создания надежной и долговечной конструкции пластинчатого теплообменного аппарата за счет упрощения его конструкции и обеспечения промывки каналов для теплоносителей.
Поставленная задача решается благодаря тому, что пластинчатый теплообменный аппарат, содержащий корпус с расположенными в нем параллельно друг другу теплообменными пластинами, жестко соединенными по контуру и коллекторным отверстиям в один или несколько пакетов с образованием двух систем каналов для теплоносителей, по которым один из теплоносителей попадает в межпластинные щелевые каналы через коллекторные отверстия, а второй - в смежные межпластинные щелевые каналы, соединенные по теплоносителю с внутренним пространством корпуса аппарата, согласно полезной модели, снабжен прижимными плитами, между которыми размещен, по меньшей мере, один пакет пластин, при этом каждый пакет установлен в коробе, через который выведены патрубки, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин, и который не имеет стенок со стороны торцов пластин пакета, прижимные плиты снабжены патрубками для подвода и отвода теплоносителя из корпуса, а между каждой прижимной плитой и смежным с нею коробом установлены уплотнительные прокладки.
В предпочтительном варианте реализации полезной модели аппарат содержит раму и, по меньшей мере, одну промежуточную плиту, установленную на указанной раме между пакетами пластин и снабженную со стороны указанных пакетов уплотнительными прокладками.
Еще в одном варианте реализации полезной модели пакеты пластин закреплены на раме шарнирно.
В другом варианте конструкции теплообменные пластины имеют преимущественно овальную форму.
Снабжение аппарата прижимными плитами, между которыми размещены один или несколько пакетов пластин, установленных в отдельных коробах, позволяет получить простую и надежную сборную конструкцию корпуса, а также легко организовать системы каналов для теплоносителей.
Наличие рамы и промежуточной плиты, установленной на раме между пакетами пластин, увеличивает жесткость конструкции аппарата при его работе под высоким давлением, а также обеспечивает надежную герметизацию корпуса за счет шарнирной подвески на раме указанных пакетов пластин.
Придание теплообменным пластинам овальной формы повышает эффективность промывки межпластинных щелевых каналов, соединенных по теплоносителю с коллекторами пластин.
Перечисленные особенности полезной модели теплообменного аппарата позволяют устранить недостатки рассмотренных выше известных конструкций, обеспечивая тем самым решение поставленной задачи.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - заявляемый теплообменный аппарат в сборе;
фиг.2 - теплообменный аппарат с одним пакетом пластин (в разобранном виде);
фиг.3 - теплообменный аппарат с двумя пакетами пластин (в разобранном виде);
фиг.4 - конструкция пакета пластин;
фиг.5 - фрагмент сечения А-А на фиг.4;
фиг.6 - теплообменная пластина с гофрированной поверхностью;
фиг.7 - плоская теплообменная пластина с выпуклостями (пуклями);
Теплообменный аппарат (фиг.1, 2, 3) содержит корпус, образуемый прижимными плитами 1, 2 и коробами 3, 4 пакетов теплообменных пластин 5, 6, стянутых между собой стяжками 7.
Как показано на фиг.2, пакет пластин 5 установлен в коробе 3, через который выведены патрубки 8, 9, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин 10, 11 (фиг.4) и не имеющие стенок со стороны торцов пластин пакета. Прижимные плиты 1, 2 снабжены патрубками для подвода и отвода теплоносителя из корпуса, а между каждой прижимной плитой и коробом 3 установлены уплотнительные прокладки 14.
При наличии двух пакетов теплообменных пластин 5, 6 (фиг.1, 3) в конструкцию аппарата добавлена рама 15, на которой указанные пакеты закреплены при помощи шарниров 16, 17. На этой же раме между пакетами пластин 5, 6 установлена промежуточная плита 18, снабженная со стороны указанных пакетов уплотнительными прокладками 19. Пакет пластин 6 установлен в коробе 4, через который выведены патрубки 20, 21, сообщающиеся с коллекторными отверстиями пластин 10, 11 (фиг.4).
Каждый пакет 5, 6 состоит преимущественно из набора однотипных теплообменных пластин 22 (фиг.6) или 23 (фиг.7), жестко соединенных по контуру и коллекторным отверстиям 10, 11 с образованием двух систем каналов для теплоносителей. При этом один из теплоносителей попадает через коллекторные отверстия 10, 11 в межпластинные щелевые каналы 24, а второй - через патрубки 25, 26, предусмотренные соответственно на прижимных плитах 1, 2, попадает в смежные межпластинные щелевые каналы 27, соединенные по теплоносителю с внутренним пространством корпуса аппарата (фиг.5).
Теплообменный аппарат работает следующим образом.
В конструкции аппарата с одним пакетом пластин 5, изображенной на фиг.2, теплоноситель I поступает через патрубок 8 в коллектор 10, откуда направляется в межпластинные щелевые каналы 24 и отводится из аппарата через коллектор 11 и патрубок 9. Одновременно теплоноситель II поступает через патрубок 25 в смежные с каналами 24 межпластинные щелевые каналы 27, соединенные по теплоносителю с внутренним пространством корпуса аппарата, и после осуществления процесса теплообмена с теплоносителем I отводится из корпуса через патрубок 26.
В конструкции аппарата с двумя пакетами пластин 5, 6, изображенной на фиг.1 и 3, теплоноситель I поступает через патрубок 20 в коллектор 10 пакета пластин 6, откуда направляется в межпластинные щелевые каналы 24 этого пакета через коллектор 11 и патрубок 21, соединенный с патрубком 8 пакета пластин 5, и в межпластинные щелевые каналы 24 пакета 5, после чего отводится из аппарата через патрубок 9. Схема прохождения теплоносителя II аналогична описанной выше для конструкции с одним пакетом пластин 5, однако, в отличие от нее, процесс теплообмена между теплоносителями осуществляется в данном случае одновременно в прямотоке и в противотоке.
Для промывки межпластинных щелевых каналов 24 промывная жидкость подается под давлением в один из коллекторов 10, 11 соответствующего пакета пластин и отводится из противоположного коллектора. Для промывки межпластинных щелевых каналов 27 промывная жидкость подается под давлением в форсунки промывного устройства и направляется непосредственно в указанные каналы.
При необходимости ремонта или ревизии пакета пластин аппарат разбирается, как это показано на фиг.2, 3, и проблемный пакет удаляется для ремонта либо заменяется на новый.
Полезная модель не ограничивается описанными выше конструкциями теплообменного аппарата, приведенными лишь в качестве примеров ее использования. В заявляемом объеме существенных признаков полезной модели возможны другие компоновки пакетов пластин, а также другие схемы осуществления процессов теплообмена между теплоносителями, количество которых может быть и больше двух. При этом могут применяться теплообменные пластины с самыми разнообразными рифлениями теплообменных поверхностей.
Заявляемый теплообменный аппарат может эксплуатироваться как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях, и использоваться для охлаждения и нагрева различных жидкостей и газов, а также в качестве конденсатора и испарителя.