ОРЕБРЕННЫЙ РЕКУПЕРАТОР И МОДУЛЬ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ В НЕМ

Настоящая полезная модель относится к теплообменным и теплопередающим устройствам и может быть использована в пластинчатых теплообменниках или аналогичной технике, применяемой в теплоэнергетической, химической и других отраслях промышленности.
Известен оребренный пластинчатый теплообменник производства компании ООО «БушевецТермо» (Приложение к описанию) [Электронный ресурс. Режим доступа к ресурсу: http://rekuperator.ru/ - свободный, дата обращения 31.05.2013, 1], представляющий собой оребренный рекуператор, выполненный в виде коробчатого пакета, содержащего множество оребренных панелей, расположенных параллельно друг другу и соединенных между собой с образованием расположенных под прямым углом друг к другу чередующихся каналов для прохода нагревающей и нагреваемой сред.
Этот известный оребренный рекуператор выбирается в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого технического решения.
Однако этот прототип имеет существенные недостатки:
- длительный процесс сборки конструкции оребренного рекуператора, обусловленный необходимостью точного позиционирования поочередно расположенного большого количества оребренных панелей относительно друг друга;
- трудоемкий процесс контроля качества сборки рекуператора, обусловленный тем, что формирование пакета рекуператора осуществляется способом послойного наращивания оребренных панелей друг над другом.
Задачей настоящей полезной модели является создание нового оребренного рекуператора с достижением следующего технического результата: сокращение времени его сборки при одновременном повышении точности позиционирования.
Поставленная задача в части оребренного рекуператора решена за счет того, что коробчатый пакет составлен из, по меньшей мере, двух модулей, образованных из, по меньшей мере, трех оребренных панелей.
Таким образом, пакет заявляемого рекуператора в зависимости от необходимой тепловой мощности набирается из строго определенного числа модулей, соединяемых между собой в определенной последовательности, размеры которых унифицированы, а модуль, в свою очередь, набирается из определенного количества оребренных панелей. Данная технология сборки рекуператора позволяет обеспечить непрерывный контроль качества в процессе производства изделия, значительно повышает производительность труда при сборке-сварке изделия, а также позволяет дифференцировать персонал, занятый на сборке-сварке по степени сложности выполняемых операций.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что известный оребренный рекуператор, выполненный в виде коробчатого пакета, содержащего множество оребренных панелей, расположенных параллельно друг другу и соединенных между собой с образованием расположенных под углом друг к другу чередующихся каналов для прохода нагревающей и нагреваемой сред, согласно настоящей полезной модели, упомянутый пакет составлен из, по меньшей мере, двух модулей, образованных из, по меньшей мере, трех оребренных панелей.
Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет сократить время его сборки при одновременном упрощении контроля качества этой сборки.
Из описанного выше технического решения [1] известен модуль, применяемый в качестве сборочной единицы для образования оребренного рекуператора, представляющий собой отдельную оребренную панель, выполненную из листовой пластины и приваренных к ней с одинаковым шагом ребер.
Этот известный модуль оребренного рекуператора выбирается в качестве прототипа, так как он имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого технического решения.
Однако этот прототип имеет существенный недостаток, заключающийся в ограниченном функциональном назначении известного модуля, так как при ремонте и сборке рекуператоров его сложно вписать в конструкцию.
Задачей настоящей полезной модели является создание нового модуля оребренного рекуператора с достижением следующего технического результата: расширение его функционального назначения путем увеличения инвариантности сборки из него рекуператора с упрощением контроля качества сборки.
Поставленная задача в части модуля оребренного рекуператора решена за счет того, что дополнительно введены, по меньшей мере, две оребренные панели, причем все оребренные панели расположены параллельно друг другу и неразъемно соединены между собой путем приваривания ребер одной панели к поверхности листовой пластины, свободной от ребер, другой панели с образованием чередующихся каналов для прохода нагревающей и нагреваемой сред.
Таким образом, расширение функционального назначения модуля оребренного рекуператора достигается за счет того, что для получения модуля с оптимальными параметрами (вес и тепловая мощность) шаг оребрения, высота и количество ребер может варьироваться в определенных пределах. Кроме того при сборке модулей могут использоваться столы - кантователи с механическими и пневматическими прижимами. Процесс сварки модулей может быть ручным, автоматическим или полуавтоматическим в зависимости от материала панелей. Кроме того инвариантность сборки рекуператора приводит к повышению теплопроводности модуля за счет формирования чередующихся каналов нагревающей и нагреваемой сред под разными углами друг к другу за счет применения соответствующих модулей и их ориентации относительно друг друга.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что в известный модуль для оребренного рекуператора, содержащий оребренную панель, образованную из листовой пластины и приваренных к ней с одинаковым шагом вертикальных ребер, согласно настоящей полезной модели, дополнительно введены, по меньшей мере, две оребренные панели, причем все оребренные панели расположены параллельно друг другу и неразъемно соединены между собой путем приваривания ребер одной панели к поверхности листовой пластины, свободной от ребер, другой панели с образованием чередующихся каналов для прохода нагревающей и нагреваемой сред.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что каналы для прохода нагревающей и нагреваемой сред расположены под прямым углом друг к другу.
Возможен еще вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что каналы для прохода нагревающей и нагреваемой сред расположены под углом друг к другу, отличным от прямого.
Возможен еще вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что шаг оребрения, высота и количество ребер выполнены в зависимости от режима теплообмена.
Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет расширить его функциональное назначение путем увеличения инвариантности сборки из него рекуператора с упрощением контроля качества сборки.
Заявляемый оребренный рекуператор и модуль, применяемый в нем, описываются совместно, так как они объединены единым конструкторским замыслом.
Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.
Фиг.1 - Оребренный рекуператор.
Фиг.2 - Модуль оребренного рекуператора (из трех оребренных панелей).
Фиг.3 - Модуль оребренного рекуператора (из пяти оребренных панелей) с каналами, расположенными под прямым углом друг к другу.
Фиг.4 - Модуль оребренного рекуператора (из трех оребренных панелей) с каналами, расположенными под углом друг к другу, отличным от прямого.
Фиг.5 - Схема потока сред при расположении каналов под углом, отличным от прямого.
1 - коробчатый пакет;
2 - модуль оребренного рекуператора;
3 - оребренная панель;
4 - листовая пластина;
5 - ребро;
φ - угол расположения чередующихся каналов друг относительно друга;
L - длина канала.
Оребренный рекуператор (фиг.1) выполнен в виде коробчатого пакета 1, составленного из, по меньшей мере, двух модулей 2 оребренного рекуператора. Каждый модуль 2 оребренного рекуператора (Фиг.2, 3, 4) образован из, по меньшей мере, трех оребренных панелей 3. Оребренная панель 3 выполнена из листовой пластины 4 и приваренных к ней ребер 5.
В каждом модуле 2 оребренного рекуператора оребренные панели 3 расположены параллельно друг другу и неразъемно соединены между собой путем приваривания ребер 5 одной панели 3 к поверхности листовой пластины 4, свободной от ребер 5, другой панели 3 с образованием чередующихся каналов (на чертеже показано условно) для прохода нагревающей и нагреваемой сред (на чертеже не показано).
Упомянутые каналы для прохода нагревающей и нагреваемой сред могут быть расположены под прямым углом друг к другу (Фиг.2, 3) или под углом, отличным от прямого (Фиг.4). Благодаря расположению каналов под углом, отличным от прямого, достигается увеличение КПД рекуператора, поскольку реализуется противоточная схема движения теплоносителей (Фиг.5), т.е. нагревающая и нагреваемая среды подаются по каналам во встречных направлениях. В этом случае КПД рекуператора будет зависеть от угла φ и длины канала L.
При этом шаг оребрения, высота и количество ребер 5 могут быть выполнены различными в зависимости от режима теплообмена.
Листовая пластина 4 может быть выполнена в виде тонкостенного листа толщиной 1-2 мм, на поверхность которого продольно приварены ребра 5 толщиной от 1 до 3 мм. Длина листа может достигать 6000 мм; ширина - до 1000 мм; шаг приварки ребер - от 10 мм и более. Высота ребер 5 может быть от 10 до 40 мм. Ребра 5 могут быть прямыми или иметь гофрированную внешнюю кромку, обеспечивающую улучшение теплосъема за счет создания турбулентных потоков воздуха. Такая листовая пластина 4 оптимально подходит для решения указанных выше задач, так как обладает развитой поверхностью при минимальной металлоемкости и имеет высокие механические характеристики. Малая толщина панели 4, являющейся перегородкой между средами теплообмена, обеспечивает высокую эффективность процесса теплопередачи, даже при использовании материалов с низкой теплопроводностью. Панели 4 могут быть изготовлены как из обычных малоуглеродистых и низколегированных сталей, так и из коррозионностойких и жаропрочных сталей, титановых сплавов, а также из комбинаций этих материалов.