Теплообменник

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания для утилизации выхлопных газов.
Известен теплообменный аппарат, содержащий корпус в форме усеченного корпуса с днищами, патрубки ввода и вывода теплоносителей в трубное и межтрубное пространства, трубные решетки, в отверстиях которых закреплены по концентрическим окружностям наклонно к оси аппарата трубы в форме усеченных конусов, вертикальную центральную трубу для расположения термопар (см. патент РФ №2457415, 2012 г.)
Недостатком устройства является сложная технология изготовления конусных труб и отсутствие их массового производства, что значительно удорожает изготовление таких аппаратов. Также данная конструкция не обеспечивает надежную герметичность конусных труб и поперечных перегородок ввиду разницы диаметров труб по длине, что приводит к нарушению процесса теплообмена.
Наиболее близким к предлагаемому устройству, выбранным в качестве прототипа, является теплообменник, содержащий подводящие и отводящие патрубки охладителя и теплоносителя, корпус, внутри которого размещены верхнее и нижнее днища и трубный пучок (см. патент РФ №2179290, 2002 г.)
Недостатком устройства является большой объем входящего канала по сравнению с суммарным объемом теплообменных каналов, что приводит к значительному расширению входящих газов и снижению их температуры до начала теплопередачи в контактных каналах и, как следствие, к снижению температуры теплоносителя. Недостатком также является сложность технологии изготовления контактных каналов, что обуславливает высокую стоимость производства.
Технической задачей является создание устройства, обеспечивающего эффективный отвод неиспользованного тепла от двигателя внутреннего сгорания для технологических нужд и снижение шума выхлопных газов путем уменьшения степени расширения газового потока при снижении его удельного объема вследствие охлаждения.
Технический результат - повышение отвода тепла от двигателя внутреннего сгорания и снижение шума выхлопных газов.
Он достигается тем, что известное устройство, содержащее корпус, подводящие и отводящие патрубки охладителя и теплоносителя, дополнительно имеет размещенный внутри корпуса металлический цилиндр с продольными отверстиями и ребрами на наружной поверхности, при этом ребра имеют углубления и выступы, а сам теплообменник расположен у выхлопного окна цилиндра двигателя.
На чертеже изображено предлагаемое устройство, на фиг. 1 - вид в продольном разрезе, на фиг. 2 - вид в поперечном разрезе.
Устройство содержит металлический цилиндр 1 с продольными отверстиями 2 и ребрами 3 на его наружной поверхности, соединенный с цилиндром 4 двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не показан), входной фланцевый патрубок 5, корпус 6 с входным 7 и выходным 8 патрубками отводящего теплоносителя (вода, охлаждающая жидкость, водяной пар), а также выходной фланцевый патрубок 9, соединенный с корпусом и отводящий выхлопные газы. На ребрах цилиндра сделаны углубления 10 и выступы 11.
Устройство работает следующим образом.
Выхлопные газы из цилиндра 4 двигателя поступают во входной патрубок 5 и проходят по продольным отверстиям 2 металлического цилиндра 1. Одновременно во входной канал 7 подается теплоноситель (охлаждающая жидкость, вода, пар), который, интенсивно забирая тепло выхлопных газов через ребра 3, выходит через канал отвода теплоносителя 8. Интенсивность отбора тепла достигается за счет большого количества продольных отверстий 2 и ребер 3, а также расположенных на ребрах углублений 10 и выступов 11, которые обеспечивают большую площадь контакта выхлопных газов и теплоносителя. Охлажденные выхлопные газы удаляются через выходной патрубок 8. Установка теплообменника у выхлопного окна цилиндра двигателя позволяет наиболее эффективно утилизировать тепло выхлопных газов.
Положительный эффект - предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность теплопередачи от выхлопных газов к теплоносителю и снизить шум выхлопных газов.