МАТРИЦА ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Полезная модель относится к теплообменной технике и может быть использована при создании и модернизации теплообменных аппаратов и устройств энергетического, транспортного и промышленного назначения, основу которых составляют различные компоновочные варианты пластинчатой поверхности.
Известные конструкции разборных пластинчатых теплообменников на основе компоновок профильной пластинчатой поверхности сетчато-поточного типа с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами [1, 2] обеспечивают высокие показатели теплоэнергетической эффективности. Это обусловлено тем, что сложная геометрия профилированных каналов, образованных поверхностью пластин, синтезирует в структуре отрывного потока положительные особенности продольного течения (внутренняя задача) и внешнего обтекания контактирующих сфероидальных выступов с шахматным, коридорным (или промежуточным между ними) расположением, моделирующих поперечное обтекание коротких трубчатых элементов с переменным радиусом образующей, и создает в целом благоприятные условия взаимодействия потока со стенкой.
Матрица теплообменника с указанной "традиционной" компоновкой пластинчатой поверхности представляет набор теплообменных элементов, каждый из которых состоит из двух одинаковых профильных пластин с контактирующими сфероидальными выступами, образующих при этом внутренний изолированный канал для одного из теплоносителей. В свою очередь при взаимном контактировании внешних профильных стенок теплообменных элементов образуются промежуточные профилированные каналы для другого теплоносителя, что в итоге и определяет интенсифицирующие особенности рельефа с поперечно обтекаемыми сфероидальными элементами поверхности теплообмена компоновок с равнопроходными смежными каналами для разных теплоносителей и ее высокую теплоэнергетическую эффективность.
Вместе с тем наблюдается возможность определенного практического упрощения указанного компоновочного решения, когда в конкретных конструктивно обоснованных вариантах пластинчатых теплообменников с опытной поверхностью представляется более целесообразным применение матрицы с компоновкой в виде набора теплообменных элементов, состоящих из плоской и профильной пластин.
Задачами предлагаемой полезной модели являются интенсификация теплоотдачи комбинированной пластинчатой поверхности в условиях нового варианта компоновки пластин, обеспечивающего уменьшение объема матрицы, снижение металлоемкости и затрат на изготовление теплообменника.
Поставленные задачи решаются при использовании матрицы пластинчатого теплообменника с комбинированной поверхностью в виде последовательно чередующихся однотипных профильных пластин сетчато-поточного типа с равновеликими двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами и плоских гладких пластин, образующих при взаимном контакте изолированные каналы для смежных теплоносителей ("горячего" и "холодного"), отличающейся тем, что она сформирована набором теплообменных плоско-профильных элементов, которые при взаимном контактировании их внешних плоской и профильной стенок образуют промежуточные каналы для одного из теплоносителей, при этом каждый из элементов представляет собой спаренные плоскую и контактирующую с ней вершинами сфероидальных выступов профильную пластины, образующие внутренний изолированный канал для другого теплоносителя; причем в смежных равнопроходных плоскопрофилированных каналах для разных теплоносителей обеспечивается дополнительная турбулизация потока на профильных и гладких поверхностях и соответствующая интенсификация теплообмена.
При реализации полезной модели могут быть получены следующие технико-экономические результаты:
1. Снижение затрат на изготовление теплообменного аппарата при существенном сокращении объема штамповки профильной пластинчатой поверхности.
2. Интенсификация теплоотдачи комбинированной поверхности путем дополнительной турбулизации потока на профильных и гладких стенках каналов.
3. Увеличение компактности поверхности теплообмена и снижение металлоемкости матрицы теплообменника.
На фиг.1 изображена схема "традиционной" компоновки пластин с контактирующими сфероидальными выступами теплообменных элементов, образующих равнопроходные профилированные каналы для смежных теплоносителей, на фиг.2 - схема новой предлагаемой компоновки комбинированной поверхности в виде набора плоскопрофильных теплообменных элементов, состоящих из плоской и профильных пластин, на фиг.3 - схема теплообменного элемента с контактирующими плоской и профильной пластинами.
При работе пластинчатого теплообменника с предложенным вариантом компоновки поверхности, тепло от горячего теплоносителя, проходящего во внутренних каналах теплообменных плоско-профильных элементов, через плоские и профильные стенки передается холодному теплоносителю, омывающему внешнюю поверхность элементов. Эффективность процесса теплопередачи во внешнем потоке определяется в значительной мере интенсивностью теплоотдачи внешней комбинированной поверхности теплообменных элементов к омывающему ее теплоносителю.
Применение компоновки комбинированной пластинчатой поверхности в виде плоских и профильных пластин в конкретных конструктивно обоснованных вариантах пластинчатых теплообменников обусловливает наличие в наборе матрицы половины гладких и только половину профильных пластин и, следовательно, существенное снижение затрат на изготовление, достаточно высокую интенсификацию теплоотдачи поверхности и рациональное соотношение габаритных размеров теплообменного аппарата.
Источники информации, использованные при составлении заявки:
1. Берман С.С.Авторское свидетельство №122567.
2. Андреев М.М., Берман С.С. и др. Теплообменная аппаратура энергетических установок. - М.: Машгиз, 1963. - 240 с.