МИКРОКАНАЛЬНЫЙ ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована в контурах холодильных установок различного назначения.
Известны пластинчатые теплообменники, служащие для передачи тепла между двумя средами, одной из которых может являться окружающий воздух, а другой - паро-жидкостная смесь. При этом воздух имеет значительно меньший коэффициент переноса тепла, чем вторая среда. Это компенсируется использованием развитой поверхности, через которую происходит перенос тепла с помощью воздуха. Например, среда с большим коэффициентом переноса тепла протекает в трубе, которая по наружной стороне за счет тонких металлических листов, имеет требуемую развитую поверхность. При этом отношение наружной поверхности к внутренней поверхности зависит от геометрии пластин (диаметра трубы, расположения трубы и расстояния между трубами), а также расстояния между пластинами. Эффективность переноса тепла зависит от толщины пластин и расстояния между трубами, которые должны быть минимальными при большом количестве труб, изготавливенных из меди. Все это определяет значительную стоимость теплообменника. Для уменьшения стоимости в теплообменнике должно быть применено большое количество труб малого диаметра, размещенных на небольшом расстоянии друг от друга, что приводит в свою очередь к увеличению трудоемкости и времени монтажа агрегата.
Поэтому был разработан новый класс алюминиевых теплообменных аппаратов на основе микроканальной технологии, разновидностью которых являются микроканальные пластинчатые теплообменники.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является микроканальный пластинчатый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным коллекторами, размещенные в нем параллельно расположенные пластины, образующие проход для охлаждающей воздушной среды, в котором размещены металлические теплообменные ребра. В каждой пластине выполнены продольные микроканалы для прохода охлаждаемой среды, состоящей из паровой и жидкостной фаз (статья из журнала «Мир климата» «Микроканальные теплообменникики», рис. 2-4; №66 /сайт www.mirklimata.info/
Недостатком известного устройства является невысокая эффективность его работы из-за снижения интенсивности теплообмена между средами, вызванного неравномерностью фазового состава охлаждаемой среды по ходу ее движения в микроканалах пластин теплообменника.
Решается задача повышения эффективности работы микроканального пластинчатого теплообменника.
Сущность заключается в том, что микроканальный пластинчатый теплообменник содержит корпус с входным и выходным коллекторами, размещенные в нем параллельно расположенные пластины, образующие проходы для охлаждающей воздушной среды, в которых размещены металлические теплообменные ребра, причем в каждой пластине выполнены продольные микроканалы для прохода охлаждаемой среды, состоящей из паровой и жидкостной фаз, в котором, согласно полезной модели, теплообменник изготовлен в виде нескольких пакетов пластин одинаковой конструкции, размещенных последовательно в направлении движения охлаждаемой среды и установленных на расстоянии друг от друга, причем кромки пластин каждого пакета соединены с образованием смесительных камер для турбулизации среды, выходящей из микроканалов пластин пакетов, дополнительными потоками парожидкостной среды.
Предлагаемая конструкция обладает высокой эффективностью работы в виду достижения стабильной интенсивности теплообмена между средами за счет поддержания равномерности фазового состава охлаждаемой парожидкостной среды по ходу движения ее в каналах пластин пакетов теплообменника.
Заявляемая полезная модель изображена на Фиг., где показан общий вид микроканального пластинчатого теплообменника в разрезе.
Микроканальный пластинчатый теплообменник содержит корпус 1 с входным и выходным коллекторами, размещенные в корпусе 1 параллельно расположенные пластины 2, образующие пароходы 3 для охлаждающей воздушной среды, в которых размещены металлические теплообменные ребра 4, причем в каждой пластине 2 выполнены продольные микроканалы 5 для прохождения охлаждаемой среды, состоящей из паровой и жидкостной фаз. Теплообменник изготовлен в виде нескольких пакетов пластин 2 одинаковой конструкции, размещенных последовательно в направлении движения охлаждаемой среды и установленных на расстоянии друг от друга, причем кромки пластин 2 каждого пакета соединены с образованием смесительных камер 6 для турбулизации среды, выходящей из микроканалов 5 пластин 2 пакетов, дополнительными потоками парожидкостной среды.
В качестве материала для пластин теплообменника использован алюминий, имеющий высокую теплопроводность при невысокой стоимости. Высота микроканалов в пластинах составляет 0,3 мм до 0,7 мм.
Микроканальный пластинчатый теплообменник работает следующим образом.
Охлаждаемая среда, состоящая из паровой и жидкостной фаз, подается под давлением через входной коллектор к входным отверстиям микроканалов 5 пластин 2, поднимаясь по высоте первого пакета пластин теплообменника, изменяя при этом свой фазовый состав в сторону увеличения паровой фазы. Проходя по микроканалам 5 первого пакета охлаждаемая среда частично конденсируется путем теплообмена с охлаждающей воздушной средой, подаваемой в проходы 3, в которых установлены металлические теплообменные ребра, повышающие интенсивность теплопередачи. Далее охлаждаемая среда для дальнейшего теплообмена поступает в микроканалы 5 пластин 2 каждого следующего пакета, проходя через смесительные камеры 6, где потоки этой среды турбулизуются дополнительными потоками парожидкостной среды, постепенно образуя двухфазную смесь, равнораспределенную по микроканалам 5 пластин 2 каждого пакета. Полученный конденсат через выходной коллектор поступает в испаритель холодильной установки.
Таким образом поддержание равномерности фазового состава охлаждаемой парожидкостной среды в микроканалах 5 пластин 2 пакетов за счет включения в конструкцию микроканального пластинчатого теплообменника смесительных камер, в которых обеспечивается турбулизация среды, выходящей из микроканалов пластин, дополнительными потоками парожидкостной среды, приводит к повышению эффективности работы теплообменника по сравнению с прототипом.