RU2620886C1 - Матрица пластинчатого теплообменника - Google Patents
Матрица пластинчатого теплообменника Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620886C1 RU2620886C1 RU2016110507A RU2016110507A RU2620886C1 RU 2620886 C1 RU2620886 C1 RU 2620886C1 RU 2016110507 A RU2016110507 A RU 2016110507A RU 2016110507 A RU2016110507 A RU 2016110507A RU 2620886 C1 RU2620886 C1 RU 2620886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- channels
- heat exchanger
- smooth
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/103—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of more than two coaxial conduits or modules of more than two coaxial conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0012—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the apparatus having an annular form
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании и модернизации пластинчатых теплообменников. Матрица пластинчатого теплообменника цилиндрической формы представляет собой систему продольных концентрических кольцевых каналов прямоугольного сечения, образованных чередующимися в радиальном направлении гладкими и расположенными между ними с плотным термическим контактом дистанционирующими пластинами-турбулизаторами с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами с шахматной схемой расположения. При этом один из теплоносителей проходит в осевом направлении в открытых с торцевых сторон матрицы каналах, другой теплоноситель проходит в окружном направлении в замкнутых кольцевых однотипных каналах. В этих условиях обеспечивается надлежащая жесткость матрицы, а также повышение тепловой эффективности поверхности и улучшение массогабаритных показателей теплообменника. 5 ил.
Description
Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании и модернизации теплообменных аппаратов и устройств энергетического, транспортного и промышленного назначения, основу которых составляют различные компоновочные варианты интенсифицированной пластинчатой поверхности повышенной турбулентности сетчато-поточного типа с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами [1].
Известные конструкции пластинчатых теплообменников с указанной профильной поверхностью отличаются высокими показателями теплоэнергетической эффективности [2, 3]. Это связано с активным отрывным механизмом взаимодействия потока теплоносителя с поверхностью профилированных каналов и дополнительной турбулизацией при обтекании контактирующих сфероидальных выступов и впадин.
В теплообменных аппаратах с профильной поверхностью с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами с различными схемами их расположения: шахматной, коридорной или промежуточными между ними, обусловленными изменением угла их ориентации относительно направления потока теплоносителя, наряду с традиционной компоновкой пластин в виде набора теплообменных элементов с взаимно контактирующими вершинами выступов и одинаковыми проходными сечениями каналов для смежных теплоносителей могут быть также применены другие "нестандартные" компоновочные варианты. Это различные комбинации плоских гладких и профильных пластин, позволяющие существенно расширить область возможного использования пластинчатой поверхности при разработке и создании теплообменных аппаратов с улучшенными эксплуатационными и массогабаритными параметрами [3].
Одним из таких конструктивных решений, принятым в качестве прототипа, является плоская матрица с компоновкой теплообменных элементов, состоящих из контактирующих гладкой и профильной со сфероидальными выштамповками пластин, в наборе которой в прямых каналах между смежными гладкими теплопередающими стенками размещаются с плотным термическим контактом однотипные профильные дистанционирующие пластины-турбулизаторы [4].
Как показывают результаты экспериментальных исследований, представленные в работе [5, Теплоэнергетическая эффективность поверхности каналов, образованных различными комбинациями плоских и профильных пластин со сфероидальными элементами рельефа // Тепловые процессы в технике. 2013. - Т. 5. - №11. - С. 492-500], использование пластин с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами в качестве турбулизирующих вставок в гладких прямых воздушных каналах с теплопередающими стенками обеспечивает повышение теплоэнергетической эффективности поверхности в среднем на 30-40%.
Вместе с тем, как было установлено в работе [6, Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными элементами шероховатости // Изв. вузов СССР. - Энергетика. - 1983. - №3. - С. 93-96], рельеф пластинчатой поверхности теплообмена с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами с различной геометрией и шахматной схемой расположения осей разбивки в условиях существенно выраженной переменной кривизны при ее трансформации в трубчатую круглую цилиндрическую форму сохраняет одинаковую с исходной профильной пластиной последовательность чередования участков сопряжения выступов и впадин и их конфигурацию [7].
В этой связи наблюдается возможность реализации варианта компоновки гладких и профильных тонкостенных пластин в виде матрицы пластинчатого теплообменника цилиндрической формы с системой чередующихся в радиальном направлении продольных концентрических кольцевых каналов с комбинированной поверхностью.
Задачами изобретения являются интенсификация теплоотдачи пластинчатой комбинированной поверхности в условиях нового варианта компоновки гладких и профильных пластин и улучшение энергетических и массогабаритных характеристик теплообменников.
Поставленные задачи решаются при использовании матрицы пластинчатого теплообменника с поверхностью в виде гладких и профильных пластин сетчато-поточного типа с равновеликими двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами с шахматной схемой расположения, образующих при взаимном контакте изолированные каналы для смежных греющего и нагреваемого теплоносителей с теплопередающими гладкими стенками, отличающейся тем, что она имеет цилиндрическую форму и представляет собой систему продольных концентрических кольцевых каналов прямоугольного сечения, образованных последовательно чередующимися в радиальном направлении гладкими пластинами и размещенными между ними с обеспеченным плотным термическим контактом дистанционирующими пластинами-турбулизаторами с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами, поочередно с торцевых сторон матрицы открытых для проходящего в осевом направлении одного из теплоносителей и закрытых для другого теплоносителя, проходящего таким образом в окружном направлении в смежных замкнутых кольцевых каналах; при этом подводящие и отводящие коллекторы для теплоносителя в замкнутых кольцевых каналах выполнены в виде центрального углового цилиндрического сектора с разделяющей перегородкой и боковыми стенками с прямоугольными окнами сечением, одинаковым с сечением связанных с ними кольцевых каналов на подводящей и отводящей сторонах.
При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технико-экономические результаты.
1. Повышение эффективности теплоотдачи поверхности путем дополнительной турбулизации потоков теплоносителей и за счет механизма контактной теплопроводности в кольцевых каналах с профильными пластинами-вставками.
2. Снижение металлоемкости и повышение компактности поверхности теплообменника.
На фиг. 1 изображен фрагмент пластинчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами; на фиг. 2 - схема сечения профильной пластины (t - шаг разбивки осей, h - глубина штамповки, δ - толщина пластины); на фиг. 3 - фрагмент пластинчатой поверхности при ее трансформации в круглую цилиндрическую форму; на фиг. 4 - схема матрицы с компоновкой гладких и профильных пластин со сфероидальными выштамповками в виде концентрических продольных кольцевых каналов для греющего 1 и нагреваемого 2 с коллекторами 3 и 4 теплоносителей; на фиг. 5 - схема сечений каналов матрицы, сечение А-А на фиг. 4.
Гладкие пластины 5 разделяют горячие и холодные потоки теплоносителей, а профильные пластины-турбулизаторы 6 дополнительно играют роль оребрения, увеличивая площадь поверхности теплообмена в единице объема.
При работе пластинчатого теплообменника с предложенным вариантом матрицы (фиг. 4, 5) теплота от греющего теплоносителя, проходящего в осевом направлении в каналах 1 с дистанционирующими профильными пластинами-турбулизаторами 6, через гладкие стенки 5 передается нагреваемому теплоносителю, проходящему в окружном направлении в смежных каналах 2 с однотипными профильными пластинами-турбулизаторами, связанных с входным 3 и выходным 4 коллекторами, что позволяет реализовать сложную перекрестноточную схему движения двух теплоносителей. В каждом из каналов дистанционирующие пластины-вставки обеспечивают надлежащую жесткость матрицы и способствуют интенсификации теплообмена путем дополнительной турбулизации потоков теплоносителей и за счет механизма контактной теплопроводности и эффекта оребрения при передаче теплоты контактирующими с гладкими теплопередающими стенками сфероидальными выступами пластины. При этом конструктивная сторона и механизм теплообмена могут быть усилены при использовании пластин-турбулизаторов с плоскими участками на поверхности сфероидальных выступов, обеспечивающими увеличенную площадь и плотность их контактирования с теплопередающими гладкими стенками каналов [8].
Источники информации
1. Берман С.С. Поверхность теплообмена // Авторское свидетельство СССР №122567 // БИ. - 1959. - №18.
2. Андреев М.М., Берман С.С., Буглаев В.Т., Костров Х.К. Теплообменная аппаратура энергетических установок. - М.: Машгиз, 1963. - 240 с.
3. Анисин А.А. Интенсификация теплообмена в профилированных каналах пластинчатых теплообменников: монография. - Брянск: Изд-во БГТУ, 2008. - 152 с.
4. Анисин А.А., Анисин А.К. Матрица пластинчатого теплообменника // Патент на полезную модель РФ №139130 // БИ. - 2014. - №10.
5. Анисин А.А., Анисин А.К. Теплоэнергетическая эффективность поверхности каналов, образованных различными комбинациями плоских и профильных пластин со сфероидальными элементами рельефа // Тепловые процессы в технике. 2013. - Т. 5. - №11. - С. 492-500.
6. Анисин А.К. Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными элементами шероховатости // Изв. вузов СССР. - Энергетика. - 1983. - №3. - С. 93-96.
7. Анисин А.А., Анисин А.К. Шероховатая трубчатая поверхность теплообмена // Патент на полезную модель РФ №146152 // БИ. - 2014. - №28.
8. Анисин А.А. Матрица пластинчатого теплообменника // Патент на изобретение РФ №2462677 // БИ. - 2012. - №12.
Claims (1)
- Матрица пластинчатого теплообменника с поверхностью в виде гладких и профильных пластин сетчато-поточного типа с равновеликими двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами с шахматной схемой расположения, образующих при взаимном контакте изолированные каналы для смежных греющего и нагреваемого теплоносителей с теплопередающими гладкими стенками, отличающаяся тем, что она имеет цилиндрическую форму и представляет собой систему продольных концентрических кольцевых каналов прямоугольного сечения, образованных последовательно чередующимися в радиальном направлении гладкими пластинами и размещенными между ними с обеспеченным плотным термическим контактом дистанционирующими пластинами-турбулизаторами с двухсторонними сфероидальными выступами и впадинами, поочередно с торцевых сторон матрицы открытых для проходящего в осевом направлении одного из теплоносителей и закрытых для другого теплоносителя, проходящего таким образом в окружном направлении в смежных замкнутых кольцевых каналах; при этом подводящие и отводящие коллекторы для теплоносителя в замкнутых кольцевых каналах выполнены в виде центрального углового цилиндрического сектора с разделяющей перегородкой и боковыми стенками с прямоугольными окнами сечением, одинаковым с сечением связанных с ними кольцевых каналов на подводящей и отводящей сторонах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016110507A RU2620886C1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Матрица пластинчатого теплообменника |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016110507A RU2620886C1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Матрица пластинчатого теплообменника |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2620886C1 true RU2620886C1 (ru) | 2017-05-30 |
Family
ID=59032390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016110507A RU2620886C1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Матрица пластинчатого теплообменника |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2620886C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110296629A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-01 | 西安交通大学 | 一种用于印刷电路板换热器的交错半球槽换热板 |
RU2744394C1 (ru) * | 2019-11-06 | 2021-03-09 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Матрица пластинчатого теплообменника |
RU209749U1 (ru) * | 2021-11-15 | 2022-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Брянский государственный технический университет» | Матрица пластинчатого теплообменника |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA001527B1 (ru) * | 1995-07-12 | 2001-04-23 | РОЛЛС-РОЙС Пи-Эл-Си | Теплообменник |
US20050109493A1 (en) * | 2003-11-21 | 2005-05-26 | Wu Alan K. | Tubular charge air cooler |
RU64333U1 (ru) * | 2007-01-09 | 2007-06-27 | Максим Валерьевич Козлов | Пакет пластин теплообменного аппарата |
RU139130U1 (ru) * | 2013-07-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Матрица пластинчатого теплообменника |
RU146152U1 (ru) * | 2014-04-15 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Шероховатая трубчатая поверхность теплообмена |
-
2016
- 2016-03-22 RU RU2016110507A patent/RU2620886C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA001527B1 (ru) * | 1995-07-12 | 2001-04-23 | РОЛЛС-РОЙС Пи-Эл-Си | Теплообменник |
US20050109493A1 (en) * | 2003-11-21 | 2005-05-26 | Wu Alan K. | Tubular charge air cooler |
RU64333U1 (ru) * | 2007-01-09 | 2007-06-27 | Максим Валерьевич Козлов | Пакет пластин теплообменного аппарата |
RU139130U1 (ru) * | 2013-07-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Матрица пластинчатого теплообменника |
RU146152U1 (ru) * | 2014-04-15 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Шероховатая трубчатая поверхность теплообмена |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110296629A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-01 | 西安交通大学 | 一种用于印刷电路板换热器的交错半球槽换热板 |
CN110296629B (zh) * | 2019-07-09 | 2023-10-24 | 西安交通大学 | 一种用于印刷电路板换热器的交错半球槽换热板 |
RU2744394C1 (ru) * | 2019-11-06 | 2021-03-09 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Матрица пластинчатого теплообменника |
RU209749U1 (ru) * | 2021-11-15 | 2022-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Брянский государственный технический университет» | Матрица пластинчатого теплообменника |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2620886C1 (ru) | Матрица пластинчатого теплообменника | |
US3834171A (en) | Arrangement in heat exchangers | |
CN109163586B (zh) | 一种螺旋流道印刷电路板换热器 | |
EP2299228A3 (en) | Apparatus and method for equalizing hot fluid exit plane plate temperatures in heat exchangers | |
SU960522A2 (ru) | Трубчато-пластинчатый теплообменник | |
RU2744394C1 (ru) | Матрица пластинчатого теплообменника | |
CN108151571A (zh) | 一种新型螺旋百叶窗式矩形内翅片管 | |
RU139130U1 (ru) | Матрица пластинчатого теплообменника | |
EP2993437A1 (en) | Heat transfer pipe | |
RU209787U1 (ru) | Матрица пластинчатого теплообменника | |
JP4810242B2 (ja) | プレート積層型熱交換器 | |
CN206556488U (zh) | 一种换热板及换热器 | |
CN102345990A (zh) | 一种热交换器 | |
CN206192167U (zh) | 一种用于换热器芯部的板片组 | |
RU209749U1 (ru) | Матрица пластинчатого теплообменника | |
CN103968691A (zh) | 一种纵流壳程换热器 | |
RU2342616C1 (ru) | Пластинчатый теплообменник | |
WO2009083795A2 (en) | Exchanger of heat | |
DE502004001966D1 (de) | Rohrbündelwärmetauscher | |
RU2673119C2 (ru) | Теплообменный аппарат | |
RU139382U1 (ru) | Матрица пластинчатого теплообменника | |
RU188272U1 (ru) | Теплообменная труба с профилированными рёбрами | |
RU2758119C1 (ru) | Пластинчато-трубчатый теплообменник | |
CN110530179A (zh) | 一种对称鼓泡型板式传热元件 | |
RU2462677C1 (ru) | Матрица пластинчатого теплообменника |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180323 |