ТЕПЛОВЛАГООБМЕННИК

Полезная модель относится к тепловлагообменным устройствам и предназначена для тепло- и влагообмена между газообразными потоками.
Известен тепловлагообменник, содержащий боковые плиты, в которых выполнены отверстия для входа и выхода газов, верхнюю и нижнюю крышки, теплоизоляционные прокладки и установленный между боковыми плитами и теплоизоляционными прокладками пакет пластин, каждая из которых имеет выемки в верхней и нижней частях, два боковых отверстия, образующих при сборке пластин коллекторы для газов, гребнеобразный участок в центральной части, состоящий из ребер, причем боковые отверстия и ребра расположены симметрично относительно вертикальной оси симметрии пластины, над ребрами выполнена прорезь, которая соединена с одним из боковых отверстий, при этом в пакете ребра смежных пластин направлены навстречу друг другу и между пластинами зигзагообразно расположена полимерная пленка-мембрана, разделяющая их между собой (см. RU, Патент ПМ №72306, F24F 3/147, 10.04.2008).
Недостатком известного тепловлагообменника является невозможность обеспечения герметизации полостей тепловлагообменника без применения герметиков, силиконовых или полиуретановых, что делает процессы сборки и ремонта устройства трудоемкими и нетехнологичными.
Кроме того, в известном тепловлагообменнике имеют место высокие гидравлические потери из-за конструкции выходных коллекторов.
Технический результат, который может быть получен от использования предложенной полезной модели, заключается в обеспечении герметичности полостей тепловлагообменника без использования герметиков.
Указанный технический результат достигается в конструкции тепловлагообменника, включающего боковые плиты, в которых выполнены отверстия для входа и выхода газов, теплоизоляционные прокладки и установленный между боковыми плитами и теплоизоляционными прокладками пакет пластин, причем каждая пластина состоит из двух полупластин, являющихся зеркальным отражением друг друга и имеющих по шесть периферийных отверстий, четыре из которых образуют при сборке тепловлагообменника коллекторы для газов, полупластина имеет участок в центральной части, состоящий из ребер, концы которых расположены в двух противолежащих периферийных отверстиях, соединенных каналами, образованными между ребрами, при этом концы ребер соединены между собой перемычками и каждое из двух противолежащих периферийных отверстий, в которых расположены концы ребер, также соединено перемычкой со смежным периферийным отверстием, образующим коллектор для газа, причем толщина перемычек меньше толщины полупластин, четыре периферийных отверстия, образующие коллекторы для газов, и ребра расположены симметрично относительно оси симметрии полупластин, направленной вдоль ребер, при этом полупластины собраны в пластины с расположением перемычек наружу пластины и образованием каналов вдоль ребер, а в пакете смежные пластины установлены с поворотом на 180° вокруг упомянутой выше оси симметрии пластин и между пластинами расположена полимерная пленка-мембрана, разделяющая их между собой по всей их площади и имеющая четыре отверстия, совпадающие с четырьмя периферийными отверстиями, образующими коллекторы для газов.
В полупластинах ребра могут быть равноудалены друг от друга, а боковые плиты, теплоизоляционные прокладки, пластины и полимерная пленка - мембрана имеют по периферии отверстия для стяжки деталей тепловлагообменника.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид тепловлагообменника, на фиг.2 показаны полупластины, на фиг.3 - пластина, на фиг.4 - конфигурация полимерной пленки-мембраны.
Тепловлагообменник является устройством, применяемым в установках, например, в электрохимических генераторах, требующих для своей работы, на входе, увлажненный и подогретый относительно окружающей среды воздух. Процесс тепловлагообмена происходит за счет использования тепла и влаги, содержащихся в выходящем из установки воздухе.
Тепловлагообменник (см. фиг.1) содержит пакет 1 пластин 2, боковые плиты 3 и 4, которые являются идентичными и обеспечивают усилие и равномерность прижатия всех деталей тепловлагообменника для обеспечения его герметичности. На боковых плитах 3 и 4 имеются отверстия, назначения которых раскрывается ниже. Через входное отверстие 5, расположенное на боковой плите 3, подают теплый и влажный воздух из установки, а через входное отверстие 6 боковой плиты 4 осуществляют подачу воздуха из окружающей среды. Через выходное отверстие 7 отводят в установку увлажненный и подогретый в тепловлагообменнике атмосферный воздух. Отверстие 8 предназначено для сброса передавшего тепло и влагу воздуха, поступившего из установки.
Функциональные нагрузки отверстий могут быть перераспределены в зависимости от компоновки установки, в которой используется тепловлагообменник, при этом неиспользуемые в процессе работы отверстия на плитах 3 и 4 закрыты заглушками (на чертежах не показаны).
Для уменьшения тепловых потерь через боковые плиты 3 и 4 тепловлагообменник имеет теплоизоляционные прокладки 9 и 10.
Каждая пластина 2 состоит из двух полупластин 11 и 12 (см. фиг.2), являющихся зеркальным отражением друг друга и имеющих по шесть периферийных отверстий, четыре из которых (см. фиг.3) - отверстия 13, 14, 15 и 16 образуют при сборке тепловлагообменника коллекторы для газов.
Полупластины 11 и 12 в своих центральных частях имеют участки, состоящие из ребер 17. Каналы 18, образующиеся между смежными ребрами 17, соединяют два противолежащих периферийных отверстия 19 и 20, принадлежащих одному газовому тракту и в которых расположены концы ребер 17.
Концы ребер 17 соединены между собой перемычками 21 и каждое из двух противолежащих периферийных отверстий 19 и 20 соединено перемычкой 22 со смежным периферийным отверстием (16 и 13 соответственно), образующим коллектор для газа. Толщина перемычек 21 и 22 меньше толщины полупластин 11 и 12.
Полупластины 11 и 12 собраны в пластину 2 с образованием каналов 23 и 24, при этом перемычки расположены наружу пластины 2, образуя поверхности, необходимые для герметизации деталей тепловлагообменника при его сборке.
В пакете 1 тепловлагообменника смежные пластины 2 установлены с поворотом на 180° вокруг оси симметрии пластин, направленной вдоль ребер 17. Боковые плиты 3 и 4 размещены в тепловлагообменнике также с поворотом на 180° относительно упомянутой выше оси симметрии пластин 2.
Между пластинами 2 установлена полимерная пленка-мембрана 25, конфигурация которой показана на фиг.4. Четыре отверстия 26, 27, 28 и 29 пленки-мембраны 25 совпадают с четырьмя периферийными отверстиями 13, 14, 15 и 16, образующими коллекторы для газов, идущие от
теплоизоляционной прокладки 9 до теплоизоляционной прокладки 10. Для стяжки деталей тепловлагообменника с целью обеспечения герметичности его полостей во всех деталях устройства выполнено по восемь отверстий 30.
В качестве крепежных изделий могут быть использованы болты или шпильки с шайбами и гайками.
Боковые плиты 3 и 4 могут быть изготовлены из металла, например, из сплава алюминиевого марки Д16-АТ, полупластины 11, 12 и теплоизоляционные прокладки 9, 10 - из листового пластика, способного работать при режимах (температуре, влажности и давлении), поддерживаемых в тепловлагообменнике, полимерная пленка-мембрана 25 - из волокна специальной разработки (нетканая).
Для изготовления деталей может быть использована современная технология лазерной резки.
В тепловлагообменнике влажный и подогретый воздух из установки, поступающий через входное отверстие 5 на боковой плите 3, попадает в сквозной коллектор, образованный периферийными отверстиями 13 и 15 пластин 2 (см. фиг.3), из которого он распределяется (см. фиг.1) по четным (если считать слева направо) пластинам 2 и далее через периферийные отверстия 19 (см. фиг.2) движется сверху вниз между ребрами 17 и по каналам 18 к периферийными отверстиями 20 и далее в коллектор, образованный периферийными отверстиями 14 и 16. Атмосферный воздух через входное отверстие 6 боковой плиты 4 поступает в коллектор, образованный периферийными отверстиями 14 и 16 пластин 2, из которого он снизу проходит по нечетным пластинам 2, по каналам 18 из периферийных отверстий 20 к периферийными отверстиями 19 и далее в коллектор, образованный периферийными отверстиями 13 и 15. Воздух из установки, передав тепло и влагу атмосферному воздуху через полимерную пленку-мембрану 25, сбрасывается через отверстие 8 в плите
4. Подготовленный подогретый и увлажненный атмосферный воздух через отверстие 7 поступает на установку.
Созданный в заявленном тепловлагообменнике противоток воздушных потоков, разделенных посредством пленки-мембраны, обеспечивает эффективную передачу отработанным воздухом из установки тепловой энергии и влаги входному атмосферному воздушному потоку. Для тепло- и влагообмена в данном устройстве не требуется дополнительного подвода влаги и тепла от других источников, что экономит энергию, затрачиваемую на подготовку входного атмосферного воздушного потока.