ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к теплообменным устройствам и может быть использована для систем отопления жилых и промышленных зданий.
Коллекторные подводящие трубопроводы теплообменных устройств, как правило, имеют температуру поверхности выше остальных элементов теплообменников, а повышение эффекта теплообмена возникает, если увеличивать скорость обтекания воздухом поверхностей коллекторов и избегать малоподвижных зон на поверхности коллекторов. Наличие замкнутых объемных каналов с вертикальным протоком воздуха способствует более эффективному теплообмену, но эффект может еще более возрастать, если восходящий поток направлять на высокотемпературные поверхности, например на подводящий коллектор и обеспечивать высокую скорость обтекания воздухом.
Известен секционный отопительный радиатор, содержащий ряд продольных оребренных труб из алюминиевого профиля, при помощи ниппелей герметично закрепленных в отверстиях верхнего и нижнего коллекторов, также выполненных из алюминиевого профиля, соединенные между собой участки ниппелей и отверстия коллекторов выполнены резьбовыми, а в основании каждого отверстия выполнена фаска, сопряженная с кромкой резьбового участка ниппеля, при этом на внутренней поверхности каждой трубы также выполнена фаска, образующая с фаской
отверстия коллектора после напрессовки трубы на ниппель V-образный кольцевой зазор, в котором размещена герметизирующая прокладка, а на запрессованном в трубе участке ниппеля выполнены канавки и в них установлены уплотнения, а оребрение каждой трубы выполнено в виде двустороннего гребня, в центре которого симметрично расположена труба. /RU Патент №2059933, 1996 г./.
Известный отопительный радиатор не достаточно эффективен, т.к. имеет малоподвижные зоны циркуляции воздуха в непосредственной близости к коллектору.
Известен теплообменник с естественной циркуляцией воздуха, содержащий соединенный с тепловой сетью набор труб, имеющих прямолинейные участки и калачи, вмонтированные в П-образные пластины, отличающийся тем, что прямоугольные участки труб расположены один над другим со смещением в вертикальной плоскости и выполнены в четыре ряда. /RU Патент №2084796, 1997 г/.
Известный теплообменник также не достаточно эффективен, т.к. имеет малоподвижные зоны циркуляции воздуха в непосредственной близости к коллектору и не снабжен замкнутыми объемными каналами с вертикальным протоком воздуха, что не способствует более эффективному теплообмену, не достаточно технологичен в изготовлении и использовании.
Наиболее близким является теплообменник для регулирования температуры воздуха посредством жидкости, подаваемый в теплообменник, или, наоборот, содержащий секцию труб для циркуляции жидкости и ребристые элементы, которые прикреплены к наружным поверхностям секции труб для увеличения теплообменной поверхности, причем ребристые элементы разделены, по меньшей мере на две зоны, а секция труб в зонах ребер соединены с коллекторными трубопроводами и с распределительными
трубопроводами, таким образом, что после прохождения жидкости через одну зону ребер она смешивается по меньшей мере в одном коллекторном трубопроводе до ее подачи в распределительный трубопровод следующей зоны или в распределительные трубопроводы последующих зон, при этом ребристые элементы разделены на зоны таким образом, что между зонами остается промежуточное пространство где смешивается воздух до его прохождения в следующую зону. /RU Патент №2157960, 2000 г./. Этот теплообменник также не достаточно эффективен, т.к. имеет малоподвижные зоны циркуляции воздуха в непосредственной близости к коллектору и не снабжен замкнутыми объемными каналами с вертикальным протоком воздуха, что не способствует более эффективному теплообмену, конструктивно сложен и не технологичен в изготовлении. Задачей технического решения является повышение эффективности теплообмена, технологичности изготовления и использования, снижения конструктивной сложности, и стоимости теплообменника. Задача решается тем, что в теплообменнике, включающем нагревательные элементы, представляющие вертикальные направляющие стенки с трубами теплоносителя, сообщающимися с горизонтальным коллектором, согласно решению часть вертикальных направляющих стенок выполнена в виде закрытых каналов, а коллектор выполнен в виде трубы с обтекателями, представляющими заплечики, выходящие за пределы внешней образующей поверхности коллектора, внутри каждого обтекателя выполнена полость на всю длину последнего, при этом полость внутри обтекателя выполнена в форме неправильного треугольника с образованием внешних стенок заплечиков одинаковой толщины, а нижняя стенка заплечиков со стороны вертикальных направляющих стенок выполнена вогнутой.
Отличительными признаками являются:
- часть вертикальных направляющих стенок выполнена в виде закрытых каналов, (что обеспечивает более высокую скорость движения нагретого воздуха и инициирует повышенный теплообмен);
- коллектор выполнен в виде трубы с обтекателями, представляющими заплечики, выходящие за пределы внешней образующей поверхности коллектора, (что позволяет без дополнительного сопротивления столбу подогретого воздуха выходить наружу из зоны теплообменника и одновременно дополнительно отбирать тепло от коллектора с температурой стенок большей, чем у вертикальных направляющих стенок, что совместно инициирует повышенный теплообмен);
- внутри каждого обтекателя выполнена полость на всю длину последнего, (что позволяет снизить расход металла на изготовление теплообменника);
- полость внутри обтекателя выполнена в форме неправильного треугольника с образованием внешних стенок заплечиков одинаковой толщины, (что повышает технологичность изготовления и обеспечивает равномерность нагрева стенок, что препятствует возникновению термических деформаций);
- нижняя стенка заплечиков со стороны вертикальных направляющих стенок выполнена вогнутой, (что повышает эффективность отбора тепла и не снижает скорость потока нагретого воздуха). Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию «новизна». Сравнение заявляемого решения с известными аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид сбоку с разрезом коллектора, а на фиг.2 - разрез по А-А
Теплообменник содержит нагревательные элементы 1 с трубами 2 и закрытыми каналами 3, коллектор 4, заплечики 5 с нижней стенкой 6, верхней стенкой 7 и полостью 8. Теплообменник функционирует следующим образом. При заполнении теплообменника теплоносителем, например горячей водой, наибольший нагрев создается в корпусе коллектора 3 и с потерей некоторого значения - в трубах 2 нагревательных элементов 1. Нагреваемый воздух устремляется вверх, в том числе с увеличением скорости по закрытым каналам 3 и, контактируя с нижней стенкой 6 заплечиков 5 получает дополнительный нагрев за счет более высокой температуры коллектора 4, что способствует большей теплоотдаче теплообменника. Нижняя 6 и верхняя 7 стенки, выполненные одинаковой толщины, обеспечивают равномерный прогрев и отсутствие температурных деформаций, чему способствует внутренняя полость 8.
Конструкция теплообменника обеспечивает повышение эффективности теплообмена, технологичности изготовления и использования, снижения конструктивной сложности, металлоемкости и стоимости теплообменника.