ТЕПЛООБМЕННИК

Предложение относиться к области теплотехники, в частности к рекуперативным теплообменным агрегатам - теплообменникам, имеющих более одного хода по одному и тому же теплоносителю, то есть многоходовым теплообменникам, а также к блокам этих теплообменников, имеющих разные теплоносители, причем теплоносителями могут быть любые среды, и может найти применение в авиационной, тракторной и автомобильной промышленности.
Известен теплообменник, принятый в качестве прототипа, патент РФ на изобретение № RU 1825077 С, в котором реализовано техническое решение, позволяющее уменьшить перетекание одного и того же теплоносителя в многоходовых теплообменниках между их полостями, а также перетекание разных теплоносителей в конструкциях блоков теплообменников в месте соединений крышки теплообменника и его корпуса с матрицей за счет наличия узлов определенной конструкции образованного этими соединениями. Теплообменник является многоходовым, состоит из трех ходов, образующих три полости, по которым течет теплоноситель, корпуса, матрицы, крышки, а также двух узлов соединения, разделяющих теплоноситель, один узел представляет из себя соединение паза крышки и планки матрицы, другой узел представляет из себя соединение паза корпуса и планки матрицы.
Узлы соединения образуются в процессе сборки теплообменника, когда в паз крышки и паз корпуса вставляются планки матрицы. Оба узла работают по принципу "лабиринтного замка", разделяющие между собой потоки теплоносителя, и препятствующие перетеканию его из полости в полость.
Недостатком же существующей конструкции является то, что в соединении узлов присутствуют зазоры. Через указанные зазоры происходит переток теплоносителя (его утечка). Важно, чтобы весь поток (расход) теплоносителя "был в работе", то есть участвовал в процессе теплопередачи, контактировал со всей поверхностью теплообменника, так как от этого зависят его теплогидравлические характеристики и общая эффективность работы. Переток это снижение расхода теплоносителя по полости, он напрямую влияет на теплосъем теплообменника, снижая его. Часть потока теплоносителя проходит мимо поверхности теплообменника, не участвуя в работе. Величина данного перетока определяется в первую очередь размерами зазоров между планками матрицы и пазами крышки и корпуса, а также длиной пути перетока между ними. Чем зазоры меньше, а путь перетока больше, тем выше гидравлическое сопротивление данного соединения, и тем, следовательно, меньше переток. На практике эти зазоры имеют размеры порядка десятых долей миллиметра. Обеспечение этих размеров требует определенной технологической подготовки производства, выполнение зазоров с нулевыми размерами практически невыполнимая задача, поэтому определенный переток будет всегда.
Технической задачей является создание такого устройства, которое бы практически полностью исключило переток теплоносителя при работе теплообменника в указанных узлах соединений, сделало бы их герметичными.
Поставленная задача достигается тем, что в указанных узлах соединений устанавливаются уплотнения. Указанные уплотнения представляют из себя листы тонкой металлической фольги, свернутые в несколько слоев и они имеют в первоначальном виде цилиндрическую форму определенного диаметра. Определяющим для выбора такого рода уплотнений стало, что свернутая фольга обладает пластичными и упругими свойствами. До начала сборки крышки и корпуса с матрицей теплообменника, указанные уплотнения вставляются в пазы крышки и корпуса, и далее в процессе уже самой сборки, при заходе планок в эти пазы прижимаются ими к верхним стенкам пазов. В процессе сжатия уплотнения деформируются, принимают форму пазов, заполняя собой свободные пространства и исключая тем самым зазоры.
Для пояснения сути предложения к описанию прилагаются рисунки 1, 2, 3 и 4.
На рис.1 изображен теплообменник, состоящий из трех ходов 1, образующих три полости 2, 3 и 4, по которым течет теплоноситель (направление потока теплоносителя указано стрелками), корпуса 5, матрицы 6, крышки 7, а также двух узлов соединения, разделяющих теплоноситель, 8 и 9, узел 8 представляет из себя соединение паза 10 крышки 7 и планки 11 матрицы 6, узел 9 представляет из себя соединение паза 12 корпуса 5 и планки 11 матрицы 6.
Работа теплообменника происходит следующим образом. Теплоноситель через вход теплообменника поступает в крышку 7, через нее попадает в полость 2, проходит полости 3 и 4 (см. направление стрелок), и далее идет на выход теплообменника. При этом часть теплоносителя за счет наличия зазоров 13 в узлах соединений 8 и 9, между пазом 10 крышки 7 и планкой 11 матрицы 6, и между пазом 12 корпуса 5 и планкой 11 матрицы 6 (см. рис.2) перетекает в узле 8 сразу из крышки 7 в полость 4, минуя полости 2 и 3, а в узле 9 сразу из полости 2 на выход теплообменника, минуя полости 3 и 4 (см. рис.2, пунктирные стрелки). При установке в указанные узлы соединений 8 и 9 уплотнений 14 (см. рис.3 и 4), зазоры полностью исключаются, а вместе с ними и переток, и весь теплоноситель протекает через всю поверхность теплообменника. На рис.3 представлено уплотнение 14 до деформации при начале сборки крышки и корпуса с матрицей, на рис.4 представлено уплотнение 14 после деформации в конце сборки крышки и корпуса с матрицей.
Технический результат этой доработки заключается в том, что при работе теплообменника по узлам соединений его крышки и корпуса с матрицей практически полностью исключается переток теплоносителя. Указанная доработка позволяет увеличить теплосъем теплообменника на 5%-10%, и позволяет при проектировании новых теплообменников исключить из учета фактор потерь теплоносителя, не участвующего в работе, компенсация которых велась, в том числе за счет увеличения поверхности и массы теплообменника. Введение данного уплотнения позволяет упростить подгонку крышек и корпуса к матрице при сборке теплообменника, а также нивелировать отклонения при их изготовлении в производстве, в части обеспечения минимальных зазоров.