ТЕПЛООБМЕННЫЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ
HEAT EXCHANGE MODULE AND METHOD FOR ITS ASSEMBLY

Изобретение относится к теплообменному модулю и способу его сборки и может быть использовано, в частности, в горной промышленности для тепловой защиты конструктивных элементов горных выработок от образования льда, обогрева промышленных помещений, обогрева помещений со взрывоопасной средой и т.д.
Известно устройство для предупреждения образования льда в транспортных тоннелях (патент RU 2123117 С1, кл. E21F 17/02, опубл. 10.12.1998), состоящее из сетчатой облицовки, подвешенной к крепи, и обогревательной системы из электрических проводников и обогревательных элементов, выполненных из нескольких витков гибкого нагревательного кабеля.
К недостаткам данного устройства относятся сравнительно невысокая эффективность тепловой защиты поверхности горных пород, что связано как с равномерным распределением нагревательных элементов по ширине поверхности, предохраняемой от образования льда, так и со значительными потерями теплоты от обогревательных элементов в окружающую воздушную среду, и повышенная трудоемкость процесса крепления нагревательных элементов.
Известен теплообменный модуль и способ его сборки (патент RU 2640856 С1, кл. E21F 17/02, опуб. 12.01.2018), состоящий из элементов, образующих поверхность нагрева, и нагревательного элемента, имеющего контакт с элементами, образующими поверхность нагрева, причем элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены в виде экструдированных металлических панелей, имеющих обращенные в противоположные стороны наружную и внутреннюю поверхности и боковые кромки, выполненные с одной стороны в виде выступа, а с другой в виде паза, которые при стыковке образуют замок для соединения экструдированных металлических панелей и образования теплообменного модуля, причем, по крайней мере один край теплообменного модуля, перпендикулярный соединениям экструдированных металлических панелей, загнут, а нагревательный элемент уложен в соответствующих каналах или креплениях, выполненных на внутренней поверхности экструдированных металлических панелей, образующих поверхность нагрева.
Недостатками данного устройства являются необходимость специальных технологических операций для скрепления пластин при формировании модуля, а также неразъемность соединения пластин.
Техническим результатом является повышение эффективности соединения пластин при формировании модуля, разъемность соединения пластин теплообменного модуля и упрощение процесса сборки и разборки теплообменного модуля.
Предложен теплообменный модуль, содержащий элементы, образующие поверхность нагрева, и нагревательный элемент, имеющий контакт с элементами, образующими поверхность нагрева, причем элементы, образующие поверхность нагрева, выполнены в виде экструдированных металлических панелей, имеющих обращенные в противоположные стороны наружную и внутреннюю поверхности и боковые кромки, выполненные с одной стороны в виде выступа, а с другой в виде паза, которые при стыковке образуют замок для соединения экструдированных металлических панелей и образования теплообменного модуля, а нагревательный элемент уложен в соответствующих каналах или креплениях, выполненных на внутренней поверхности экструдированных металлических панелей, образующих поверхность нагрева, причем на внутренней поверхности, по крайней мере одного конца теплообменного модуля, выполнен перпендикулярно соединениям экструдированных металлических панелей паз, в который, по крайней мере в местах соединений экструдированных металлических панелей, вставлен фиксирующий элемент. При этом экструдированная металлическая панель выполнена из алюминия. Причем на внутренней поверхности экструдированной металлической панели выполнены Г-образные ребра, с обращенными друг к другу полками, которые образуют монтажные каналы для крепежных элементов и одновременно являются ребрами жесткости, а наружная поверхность экструдированной металлической панели выполнена рифленой. Нагревательный элемент выполнен в виде нагревательного кабеля или в виде трубки с теплоносителем. Фиксирующий элемент выполнен в виде шпонки или пластины или профиля. Поверхность теплообменного модуля выполнена криволинейной.
Также предложен способ сборки вышеуказанного теплообменного модуля, включающий соединение элементов, образующих поверхность нагрева, выполненных в виде экструдированных металлических панелей, имеющих обращенные в противоположные стороны наружную и внутреннюю поверхности и боковые кромки, с помощью которых стыкуют пазы и соответствующие им выступы по противоположным краям элементов с образованием замка, затем на внутренней поверхности, по крайней мере одного конца теплообменного модуля, выполняют перпендикулярно соединениям экструдированных металлических панелей паз, в который, по крайней мере в местах соединений экструдированных металлических панелей, вставляют фиксирующий элемент, после чего укладывают нагревательный элемент в соответствующие каналы или крепления, выполненные на внутренней поверхности экструдированных металлических панелей, образующих поверхность нагрева.
На фиг. 1 показан вид модуля с пазом и фиксирующими элементами в местах соединений экструдированных металлических панелей; на фиг. 2 - вид модуля с пазом и фиксирующим элементом; на фиг. 3 - вид теплообменного модуля с криволинейной поверхностью.
Теплообменный модуль 1 содержит элементы, выполненные в виде экструдированных металлических панелей 2, имеющих обращенные в противоположные стороны наружную и внутреннюю поверхности и боковые кромки, выполненные с одной стороны в виде выступа 3, а с другой в виде паза 4, которые при стыковке образуют замок 5 для соединения экструдированных металлических панелей 2 и образования теплообменного модуля 1, нагревательный элемент 6, причем на внутренней поверхности, по крайней мере одного конца теплообменного модуля 1, выполнен перпендикулярно соединениям (замкам 5) экструдированных металлических панелей 2 паз 7, в который, по крайней мере в местах соединений 5 экструдированных металлических панелей 2, вставляют фиксирующий элемент (шпонка или пластина или профиль) 9, а нагревательный элемент 6 уложен в соответствующих каналах или креплениях 8, выполненных на внутренней поверхности экструдированных металлических панелей 2, образующих поверхность нагрева. При этом экструдированная металлическая панель 2 выполнена из алюминия. Причем на внутренней поверхности экструдированной металлической панели 2 выполнены Г-образные ребра, с обращенными друг к другу полками, которые образуют монтажные каналы для крепежных элементов и одновременно являются ребрами жесткости (на чертеже не показаны), а наружная поверхность экструдированной металлической 2 панели выполнена рифленой. Нагревательный элемент 6 выполнен в виде нагревательного кабеля или в виде трубки с теплоносителем. Поверхность теплообменного модуля 1 выполнена криволинейной (см. фиг. 3).
Сборка теплообменного модуля осуществляется следующим образом: соединяют элементы, образующие поверхность нагрева, выполненные в виде экструдированных металлических панелей 2, имеющих обращенные в противоположные стороны наружную и внутреннюю поверхности и боковые кромки, с помощью которых стыкуют пазы 4 и соответствующие им выступы 3 по противоположным краям элементов с образованием замка 5, затем на внутренней поверхности, по крайней мере одного конца теплообменного модуля 1, выполняют перпендикулярно соединениям (замкам 5) экструдированных металлических панелей 2 паз 7, в который, по крайней мере в местах соединений 5 экструдированных металлических панелей 2, вставляют фиксирующий элемент 9, после чего укладывают нагревательный элемент 6 в соответствующие каналы или крепления 8, выполненные на внутренней поверхности экструдированных металлических панелей 2, образующих поверхность нагрева. В монтажные каналы, образованные Г-образными ребрами (на чертеже не показаны), с обращенными друг к другу полками, устанавливают крепежные элементы, с помощью которых крепят теплообменный модуль к стене, потолку или другой поверхности.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Собранный теплообменный модуль 1, необходимых размеров и мощности, устанавливают в обогреваемом помещении, тоннеле и в других подобных местах. За счет выполнения нагревающей поверхности из высокотеплопроводного материала - экструдированных металлических панелей 2-й непосредственного контакта нагревательной поверхности с нагревательным элементом 6 получают равномерное (по всей поверхности нагрева) тепловое излучение или нагрев.
Применение предлагаемого теплообменного модуля позволяет избежать образования льда при попадании воды в тоннель, приводит к сокращению энергетических затрат и дает возможность упростить технологию демонтажа устройства в случае его неисправности или необходимости перемещения в другое место. Кроме того, использование в предлагаемом теплообменном модуле соединения в виде паза в который вставлена шпонка позволяет быстро собирать и разъединять экструдированные металлические панели.