RU198U1 - Heat exchanger - Google Patents

Description

(51)5 F28 Ь I/00,F28Fl/24(51) 5 F28 b I / 00, F28Fl / 24

(54) ТЕПЛООБМЕННИК(54) HEAT EXCHANGER

ОБЛАСТЬ ТЕХБИШ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТШ nOJAREA TEHBISH TO WHICH NOJ RELATES

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к теплообменникам, например, к радиаторам систем .жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания,The utility model relates to the field of heat engineering, namely to heat exchangers, for example, radiators of systems for liquid cooling of internal combustion engines,

УРОВЕНЬ ТШШИКИTSHISHIKI LEVEL

Известны теплообменники, например, радиаторы систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, содержащие, по меньшей мере, один ряд трубок, имеющих, по существу, плоские параллельные боковые стенки и образующих первые щелевые каналы для прохода жидкости в первом направлении между стенками каждой трубки и вторые каналы между плоскими параллельными боковыми стенками соседних трубок для прохода газа, прешдущественно воздуха, во втором направлении, по существу, перпендикулярном первому, причем, ширина вторых каналов больше, чем ширина первых щелевых каналов, и размещенные во вторых каналах, соединенные с шгоскшш параллельными стенками соседних трубок гофрированные ленты,; имеющие постоянный шаг гофр и скругления с одинаковыми радиусами в вершинах гофр, причем, гофры лент выполнены с параллельными прорезями, участки между которыми отогнуты от плоскостей гофр на одинаковую высоту и под одинаковыми углами (UB.L, 3003749, I96I, БЖ 165-152; , II38638, 1985, Ш(4) F 28)7/00, 9/00,jF28Fl/24).Heat exchangers are known, for example, radiators of liquid cooling systems of internal combustion engines, containing at least one row of tubes having essentially flat parallel side walls and forming first slotted channels for liquid to pass in the first direction between the walls of each tube and second channels between the flat parallel side walls of adjacent tubes for the passage of gas, predominantly air, in the second direction, essentially perpendicular to the first, and the width of the second channels is greater, cm gap width of the first channel, and arranged in the second channel connected to shgoskshsh parallel walls of adjacent corrugated ribbons tubes ,; having a constant step of the corrugations and fillets with the same radii at the vertices of the corrugations, moreover, the corrugations of the tapes are made with parallel slots, the sections between which are bent from the planes of the corrugations to the same height and at the same angles (UB.L, 3003749, I96I, BZ 165-152; , II38638, 1985, W (4) F 28) 7/00, 9/00, jF28Fl / 24).

Для обеспечения высокой эф|)ективности при малой материалоемкости такие теплообменники должны иметь оптимальные размерные и иные параметры.To ensure high efficiency at low material consumption, such heat exchangers must have optimal size and other parameters.

Известны теплообменники указанного типа, особенностями которых 5тяяются размерные и иные параметры (РОТ, AI,WO 81/02340, I98I, MffiI(3)f28F3/02, аналог -U;S, А, 4420039, 1983, ЬЖЙ 165-152; А, 4580624, 1986, 1ЖИ(4) 28 1/02, БЕИ 165-152; г/5, А, 4615384, 1986, MKH(4)F28/)I/02, БЖ 165-152;W4A, 4693307, 1987, МКИ(4) f 28 ) 1/02, НКИ 165-152),Heat exchangers of this type are known, the features of which are 5 dimensional and other parameters (POT, AI, WO 81/02340, I98I, MffiI (3) f28F3 / 02, analogue -U; S, A, 4420039, 1983, LJ 165-152; A , 4580624, 1986, 1ZHI (4) 28 1/02, BEI 165-152; g / 5, A, 4615384, 1986, MKH (4) F28 /) I / 02, BZ 165-152; W4A, 4693307, 1987 , MKI (4) f 28) 1/02, NCI 165-152),

Однако, несмотря на известность этих теплообменников, остаются возможности дальнейшего улучшения их эффективности и снижения материалоемкости путем выбора параметров .в тех пределах, которыеHowever, in spite of the popularity of these heat exchangers, there are still opportunities to further improve their efficiency and reduce material consumption by selecting parameters within the limits that

/-С/7Л - 7б  / -С / 7Л - 7б

МОДЕЛЬMODEL

ранее не были использованы,have not been used before

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕМESSENCE OF A USEFUL MODEM

При разработке заявленной полезной модели была доставлена задача создать теплообменник с более высокими техническими характеристиками и технике-экономйческими показателями, чем ранее известные, на основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных авторами.When developing the claimed utility model, the task was to create a heat exchanger with higher technical characteristics and technical and economic indicators than previously known, based on theoretical and experimental studies performed by the authors.

Эта задача решена тем, что в теплообменнике, например, радиаторе жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один ряд трубок, имеющих, по существу, плоские параллельные боковые стенки и образущих первые щелевые каналы для прохода жидкости в первом направлении меаду стенками каддой трубки и вторые каналы между плоскими параллельными боковыми стенками соседних трубок для прохода газа, преимущественно воздуха, во втором направлении, по существу, перпендикулярном перюь у, причем, ширина вторых каналов больше, чем ширина первых щелевых каналов, и размещенные во вторых каналах, саединенные с плоскими параллельными стенками соседних трубок гофрированные ленты, имеющие постоянный шаг гофр и скругления с одинаковыми радиусами в вершинах гофр, причем, гофры лент выполнены с параллельными прорезями, участки между которыми отогнуты от плоскостей на одинаковую высоту и под одинаковыми углами, согласно заявленной полезной модели отношение шага гофр к ширине вторых каналов равно от 0,4 до 0,48, а отношение радиусов в вершинах гофр лент к шаху гофр лент равно от 0,2 до 0,23,This problem is solved in that in a heat exchanger, for example, a liquid cooling radiator of an internal combustion engine, containing at least one row of tubes having essentially flat parallel side walls and forming first slotted channels for the passage of fluid in the first direction of the walls caddy tubes and second channels between the flat parallel side walls of adjacent tubes for the passage of gas, mainly air, in the second direction, essentially perpendicular to y, and the width of the second channels greater than the width of the first slotted channels, and corrugated tapes arranged in second channels connected to flat parallel walls of adjacent tubes, having a constant step of the corrugations and rounding with the same radii at the vertices of the corrugations, moreover, the corrugations of the tapes are made with parallel slots, the sections between which are bent from planes to the same height and at the same angles, according to the claimed utility model, the ratio of the step of the corrugations to the width of the second channels is from 0.4 to 0.48, and the ratio of the radii at the vertices of the corrugations of the ribbons to the check corrugation ent is from 0.2 to 0.23,

Такое соотношение указанных размеров теплообменника обеспечивает оптимальное соотношение его теплоотдачи, аэродинамического сопротивления, материалоемкости и возможности использования гофрированных лент ТОЛЩИНОЙ от 0,05 мм до 0,04 мм.This ratio of the indicated dimensions of the heat exchanger provides an optimal ratio of its heat transfer, aerodynamic resistance, material consumption and the possibility of using corrugated tapes with a thickness of 0.05 mm to 0.04 mm.

Оптимальное отношение высоты каждого отогнутого участка между пара олельными прорезями, выполненными в гофрах лент, к шагу гофр лент равно от 0,13 до О,23.Оптимальный угол мезду каждым отогнутым участком и плоскостью гофра равен от 30° до 35,The optimal ratio of the height of each bent section between the pair of slits made in the corrugations of the tapes to the step of the corrugations of the tapes is from 0.13 to O, 23. The optimal angle between each bent section and the plane of the corrugation is from 30 ° to 35,

Рекомевдуемое отношение ширины казщого второго канала между плоскими параллельными боковыгм стенками соседних трубок для прохода газа к ширине первого щелевого канала для прохода жидкости равно от 5 до 7, При этом, в наиболее эффективном теплообменнике ширина каждого второго канала между плоскими параллельными боковыми стенками для прохода газа равна от 9 до ГО ifa, ...The recommended ratio of the width of the second second channel between the flat parallel lateral walls of the adjacent gas passage tubes to the width of the first slotted channel for liquid passage is 5 to 7. Moreover, in the most efficient heat exchanger, the width of each second channel between the parallel parallel lateral walls for gas passage is from 9 to GO ifa, ...

, ,

Далее приведены сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с ссылками на черте}ки,The following is information confirming the feasibility of implementing a utility model with links to drawings,

шрЕЧйнь штр чйртжайshrchyn shrtzhay

Еа фиг,1 изображен общий вид спереди на теплообменник, соответствуьэщий заявленной полезной модели;Ea FIG. 1 shows a general front view of a heat exchanger corresponding to the claimed utility model;

На (feir.2 изображено в увеличенном масштабе место II на lEr.I; На фйг.З изображен разрез III - III на .З; На ЙМГ.4 изображен разрез 17 - 17 на сзиг.2.On (feir.2 shows on an enlarged scale place II on lEr.I; on FIG. 3 shows a section III - III on .Z; On YMG.4 shows a section 17 - 17 on szig.2.

, ПОДГГВНРЩГЯЩ: ЗОЗМОШОСТЬ ОС7ЩЕСТЗЖШ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕШ, PREPARING: ZAVOSCHOSTI OS7SCHESTZZHSH USEFUL MODES

Как показано на Фдг, 1-4, теплообменник содержит два бачка верхний бачок I, нижний бачок 2 и соединяющие их два ряда трубок 3 и жесткие боковины 4. Верхьшй бачок имеет заливную горловину 5 и подводящий патрубок iiQ показан). Пилений бачок имеет отводящий латрубок (не показан).As shown in Fdg, 1-4, the heat exchanger contains two tanks, the upper tank I, the lower tank 2 and the two rows of tubes 3 connecting them and rigid sidewalls 4. The upper tank has a filler neck 5 and the inlet pipe iiQ is shown). The sawing tank has a discharge latrub (not shown).

Трубки 3 имеют плоские параллельные боковые стенки 6 (fer,2 и 4) и образуют первые щелевые каналы 7 для прохода жидкости в первом направлении, указанном стрелкой 8, мезду стенками каадой трубки, и вторые каналы 9 медду стенкадш 6 для прохода газа, преимущественно воздуха, во втором направлении, указанном стрелкой 10 и перпендикулярном первому. Ширина канала 7 равна А, Шярина каншга 9 равна В и больше, чем ширина канала 7.Tubes 3 have flat parallel side walls 6 (fer, 2 and 4) and form the first slotted channels 7 for the passage of liquid in the first direction, indicated by arrow 8, between the walls of each tube and the second channels 9 between the walls 6 for the passage of gas, mainly air in the second direction indicated by arrow 10 and perpendicular to the first. The width of channel 7 is equal to A, the Sharina of kanshga 9 is equal to B and greater than the width of channel 7.

Теплообменник содержит также размещенные в каналах 9 и соединенные со стенками 6 соседних трубок 3 гофрированные ленты II, Ленты II имеют постоянный шаг с гофр 12 и скругления с одинатшвы -ж радиусами Я в вершинах гойр 12. Гофры 12 ((|мг.З) выполнены с параллельными прорезями 13, участки 14 между которыми отогнуты от плоскостей гофр 12 на одинаковую высоту Д и под одинаковыа ж углагж с/-.The heat exchanger also contains corrugated ribbons II located in channels 9 and connected to the walls 6 of adjacent tubes 3, Ribbons II have a constant pitch with corrugations 12 and fillets with single radii I at the vertices of the goyr 12. Corrugations 12 ((| mg.З) are made with parallel slots 13, sections 14 between which are bent from the planes of the corrugations 12 to the same height D and to the same angle с -.

Отношение С/В равно от 0,4 до 0,48, Это отношение выбрано из следующих соображений, Лри С/В меньшем, чем 0,4 происходит значительное увеличение аэродинамического сопротивления проходу газа без заьютного увеличения теплопередачи меззду эащкостью и газом. При С/В большем, чем 0,48, происходит уменьшение теплопередачи без заметного уменьшеьшя аэродиншжческого сопротивления проходу газа. Отношение Я/С равно от 0,18 до 0,23, Это отношение выбрано из следующих соображений. меньшем, чем 0,18, как показывает практика, возникают технологические проблемы при изготовлении гоФрировакноп лепты.The C / B ratio is from 0.4 to 0.48. This ratio is selected from the following considerations, Lri C / B less than 0.4, a significant increase in aerodynamic resistance to gas passage occurs without a coherent increase in heat transfer between the gas and gas. At C / B greater than 0.48, there is a decrease in heat transfer without a noticeable decrease in aerodynamic resistance to gas passage. The I / C ratio is from 0.18 to 0.23. This ratio is selected from the following considerations. less than 0.18, as practice shows, there are technological problems in the manufacture of goFrerovacnop mite.

r JYа при Л/С больше /, чэм 0,23, происходит уменьшение ширины отогнутых участков, что отрицательно сказывается на теплопередаче.r JYa at L / C greater than /, cham 0.23, the width of the bent sections decreases, which negatively affects the heat transfer.

Отношение Д/С равно от 0,13 до 0,23, Это отношение выбрано из следующих соображений. Д/0 меньшем, чем 0,13, происходит существенное ухудшение теплопередачи, так как .между гофрами остается струя газа, не взаимодействующая с гофра1 ш. При /С большем, чем 0,23, происходит резкое увеличение аэро.диналжческого сопротивления проходу газа. Оптимальный уголоф авзн от 30° до 35°, При меньшем угле с уменьшается высота гофр и, следовательно, уменьшается тешгодередача, При большем угле t увеличивается высота гофр С, что увеличивает аэродинамическое сопротивление. Оптимальное отношение В/А равно от 5 до 7, При меньшем значении В/А увеличивается аэродинамическое сопротивление прохождения газа по каналам между трубками и, следовательно, уменьшается тешгояэрвдача.The D / C ratio is from 0.13 to 0.23. This ratio is selected from the following considerations. D / 0 less than 0.13, there is a significant deterioration in heat transfer, since a gas stream remains between the corrugations, which does not interact with the corrugation. At / C greater than 0.23, there is a sharp increase in aerodynamic resistance to gas passage. The optimum angle angle is from 30 ° to 35 °. At a smaller angle c, the height of the corrugations decreases and, consequently, tear transfer decreases. At a larger angle t, the height of the corrugations C increases, which increases the aerodynamic drag. The optimal B / A ratio is from 5 to 7. With a lower B / A value, the aerodynamic drag of the gas passing through the channels between the tubes increases and, consequently, the transmission efficiency decreases.

При большем значении В/А увеличивается гидравлическое сопротишгение прохождения жидкости по первыг /1 щэлевым каналам, что уменьшает проховдание тэплоносителя и, слздозателько, уменьшает эффективность системы охлаждения в теплообменнике.With a higher value of B / A, the hydraulic sinking of the fluid passage through the first / 1 slit channels increases, which reduces the penetration of the heat carrier and, consequently, reduces the efficiency of the cooling system in the heat exchanger.

Оптимальная ширина В равна от 9 до 10 мм для радиатора системы жидкостного охлащ ;ения автомобильного PI тракторного двигателя внутреннего сгорания с трубками, соответствующими ОСТ 37,001.36-72 и используемыми в отечественных радиаторах.The optimum width B is from 9 to 10 mm for a radiator of a liquid cooling system; for the automobile PI tractor internal combustion engine with tubes corresponding to OST 37,001.36-72 and used in domestic radiators.

Описанный теплообменник работает следующим образом.The described heat exchanger operates as follows.

Жидкость, имеющая первую температуру, поступает в верхний бачок I, проходит по каналам 7 трубок 3 в нижний бачок 2 и выходит из теплообменника. Газ (воздух), подаваелагй вентилятором (не показан) и имеющий вторую TejvsiepaTypy, меньшую чем первая, проходит по каналам 9 мевду стенками 6 трубок 3, При этом, происходит охлаждение яждкости до температуры меньшей, чем первая, и нагрев газа (воздуха) до температуры большей, чем первая. Размещенные в каналах 9 гофрированные ленты II, имевшще прорези 13 и отогнутые участки 14, способствуют интенсификации теплообмена.The liquid having the first temperature enters the upper tank I, passes through the channels 7 of the tubes 3 into the lower tank 2 and leaves the heat exchanger. Gas (air) supplied by a fan (not shown) and having a second TejvsiepaTypy smaller than the first passes through the channels 9 between the walls 6 of the tubes 3. In this case, the liquid cools to a temperature lower than the first, and the gas (air) is heated to temperature is greater than the first. Corrugated ribbons II located in channels 9, having slots 13 and bent sections 14, contribute to the intensification of heat transfer.

Описанный теплообменник может быть использован в качестве радиатора системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, а также в качестве отош1Т8ЛЯ пассажирского помещения и кабины водиталя транспортного средства и других помещений,The described heat exchanger can be used as a radiator of a liquid cooling system of an internal combustion engine of a vehicle, and also as a part of a passenger room and a driver's cab of a vehicle and other rooms,

/ /

Claims (5)

1. Теплообменник, например радиатор системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один ряд трубок, имеющих плоские параллельные боковые стенки и образующих первые щелевые каналы для прохода жидкости в первом направлении между стенками каждой трубки и вторые каналы между плоскими параллельными боковыми стенками соседних трубок для прохода газа, преимущественно воздуха, во втором направлении, перпендикулярном первому, причем ширина вторых каналов больше, чем ширина первых щелевых каналов, и размещенные во вторых каналах соединенные с плоскими параллельными стенками соседних трубок гофрированные ленты, имеющие постоянный шаг гофр и скругления с одинаковыми радиусами в вершинах гофр, причем гофры лент выполнены с параллельными прорезями, участки между которыми отогнуты от плоскостей гофр на одинаковую высоту и под одинаковыми углами, отличающийся тем, что отношение шага гофр лент к ширине вторых каналов равно 0,4 0,48, а отношение радиусов в вершинах гофр лент к шагу гофр лент равно 0,18-0,23.1. A heat exchanger, for example a radiator of a liquid cooling system of an internal combustion engine, comprising at least one row of tubes having flat parallel side walls and forming first slotted channels for fluid to pass in the first direction between the walls of each tube and second channels between flat parallel side walls of adjacent tubes for the passage of gas, mainly air, in a second direction perpendicular to the first, and the width of the second channels is greater than the width of the first slotted channels, and p corrugated tapes placed in the second channels connected to the flat parallel walls of adjacent tubes, having a constant step of the corrugations and rounding with the same radii at the vertices of the corrugations, the corrugations of the tapes being made with parallel slots, the sections between which are bent from the corrugation planes to the same height and at the same angles, characterized in that the ratio of the step of the corrugations of the ribbons to the width of the second channels is 0.4 0.48, and the ratio of the radii at the vertices of the corrugations of the ribbons to the step of the corrugations of ribbons is 0.18-0.23. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что отношение высоты каждого отогну-. того участка между параллельными прорезями, выполненными в гофрах лент, к шагу гофр лент равно 0,13 0,23.2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the ratio of the height of each bend-. of the area between the parallel slots made in the corrugations of the tapes to the step of the corrugations of the tapes is 0.13 0.23. 3. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что угол между каждым отогнутым участком и плоскостью гофр равен 30 35°.3. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the angle between each bent section and the plane of the corrugations is equal to 30 35 °. 4. Теплообменник по пп.1 3, отличающийся тем, что отношение ширины каждого второго канала между плоскими параллельными боковыми стенками соседних трубок к ширине первого щелевого канала равно 5 -7.4. The heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the width of each second channel between the flat parallel side walls of adjacent tubes to the width of the first slotted channel is 5 -7. 5. Теплообменник по п.4, отличающийся тем, что ширина каждого второго канала между плоскими параллельными стенками соседних трубок равна 9 10 мм.5. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that the width of each second channel between the flat parallel walls of adjacent tubes is 9 10 mm.