RU2755013C1 - Plate heat exchanger and method for manufacturing plate heat exchanger - Google Patents
Plate heat exchanger and method for manufacturing plate heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755013C1 RU2755013C1 RU2021104820A RU2021104820A RU2755013C1 RU 2755013 C1 RU2755013 C1 RU 2755013C1 RU 2021104820 A RU2021104820 A RU 2021104820A RU 2021104820 A RU2021104820 A RU 2021104820A RU 2755013 C1 RU2755013 C1 RU 2755013C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat exchange
- exchange elements
- gas turbine
- casing
- 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
- 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
- F28D9/02—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 heat-exchange media travelling at an angle to one another
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/007—Auxiliary supports for elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора.The invention relates to heat engineering and can be used in technology for heating liquid or gaseous media, for example, as a recuperator.
Известен пластинчатый теплообменник рекуператора газотурбинной установки (Патент США №7,065,873 опубликованный 27.05006), содержащий цилиндрический наружный корпус, внутренние разделительные кольца, размещенные между ними и опирающиеся на центральное внутреннее разделительное кольцо, идентичные теплообменные элементы в виде конвертов, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам оребренных пластин. Патрубки подвода и отвода внутреннего теплоносителя с большим давлением здесь формируются набором конструктивных элементов, включающим планки, опирающиеся на разделительные кольца. Известен также способ изготовления данного пластинчатого теплообменника, включающий поэтапную вырезку и сборку элементов конструкции, с указанием мест сварки, включающий приварку планок.Known plate heat exchanger recuperator gas turbine (US Patent No. 7,065,873 published 27.05006), containing a cylindrical outer casing, inner spacer rings placed between them and resting on the central inner dividing ring, identical heat exchange elements in the form of envelopes, made of pairwise connected along the peripheral edges of ribbed plates. Inlet and outlet pipes of the internal coolant with high pressure here are formed by a set of structural elements, including strips resting on the spacer rings. There is also known a method of manufacturing this plate heat exchanger, which includes step-by-step cutting and assembly of structural elements, indicating the welding points, including welding the strips.
К недостаткам данной конструкции и способа ее изготовления можно отнести большое количество конструктивных элементов и сварных швов, что негативно сказывается на герметичности, прочности и сложности изготовления теплообменника. Кроме того, использование в районе патрубков подвода и отвода теплоносителя планок с приваркой их аргонно-дуговой сваркой увеличивает металлоемкость и стоимость изделия, а также снижает его эффективность вследствие загромождения проходных сечений окон патрубков.The disadvantages of this design and the method of its manufacture include a large number of structural elements and welds, which negatively affects the tightness, strength and complexity of manufacturing the heat exchanger. In addition, the use of strips welded by argon-arc welding in the area of the coolant inlet and outlet nozzles increases the metal consumption and the cost of the product, and also reduces its efficiency due to the blockage of the flow sections of the nozzle windows.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является пластинчатый теплообменник и способ его изготовления (патент РФ №2700213, опубл. 13.09.2019), содержащий цилиндрический наружный корпус, одно центральное и два периферийных разделительных кольца, размещенные между корпусом и разделительными кольцами и опирающиеся на центральное разделительное кольцо теплообменные элементы, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин и имеющие выступающие за периферийную кромку отбортовки, которые образуют впускные и выпускные коллекторные окна, причем коллекторные окна охвачены разделительными кольцами, отбортовки, центральное и периферийные кольца формируют коллекторы подвода и отвода внутреннего теплоносителя, торцевые части теплообменника выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения между теплообменными элементами внешнего теплоносителя, при этом теплообменник состоит из по меньшей мере двух секций, каждая из которых состоит из теплообменных элементов, соединенных со сторон подвода и отвода внутреннего теплоносителя с помощью соединительных элементов, причем в каждой секции коллекторные окна соединены без зазора с окнами соседних тепловых элементов одной секции, а соединительные элементы образуют периферийные кольца. При этом, способ изготовления пластинчатого теплообменника заключается в том, что наружные и внутренние гофрированные пластины изготавливают методом штамповки, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам, а образованные при этом теплообменные элементы соединяют друг с другом с помощью наружного цилиндрического корпуса, двух периферийных и одного центрального разделительных колец, в каждом теплообменном элементе выполняют отбортовки, образующие впускные и выпускные коллекторные окна, таким образом, что они выступают за периферийную кромку пластин по внутреннему диаметру теплообменника, при этом периферийные кольца изготавливают соединением по меньшей мере двух соединительных элементов таким образом, чтобы они образовывали замкнутую линию, при этом в каждый соединительный элемент устанавливают по меньшей мере два теплообменных элемента.The closest to the claimed invention in technical essence is a plate heat exchanger and a method for its manufacture (RF patent No. 2700213, publ. 09/13/2019), containing a cylindrical outer casing, one central and two peripheral dividing rings placed between the housing and dividing rings and resting on central dividing ring heat exchange elements made of corrugated plates connected in pairs along the peripheral edges and having flanges protruding beyond the peripheral edge, which form inlet and outlet collector windows, and the collector windows are surrounded by separating rings, flanges, the central and peripheral rings form collectors for the supply and outlet of the internal coolant, the end parts of the heat exchanger are made in such a way as to ensure the possibility of passage between the heat exchange elements of the external coolant, while the heat exchanger consists of at least two sections, each of which consists of heat exchange elements connected on the sides of the inlet and outlet of the internal coolant by means of connecting elements, and in each section the collector windows are connected without a gap with the windows of adjacent thermal elements of one section, and the connecting elements form peripheral rings. In this case, the method of manufacturing a plate heat exchanger consists in the fact that the outer and inner corrugated plates are made by stamping, and then connected in pairs along the peripheral edges, and the heat exchange elements formed in this case are connected to each other using an outer cylindrical body, two peripheral and one central spacer rings, flanges are made in each heat exchange element, forming inlet and outlet collector ports, in such a way that they protrude beyond the peripheral edge of the plates along the inner diameter of the heat exchanger, while the peripheral rings are made by joining at least two connecting elements so that they form a closed line, while at least two heat exchange elements are installed in each connecting element.
К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести низкую прочность теплообменника, а также относительную сложность изготовления теплообменника.The disadvantages of the closest analogue include the low strength of the heat exchanger, as well as the relative complexity of manufacturing the heat exchanger.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение указанных выше недостатков прототипа.The problem to be solved by the claimed invention is to eliminate the above disadvantages of the prototype.
Технический результат заключается в повышении жесткости и прочности теплообменника, а также упрощении изготовления теплообменника.The technical result consists in increasing the rigidity and strength of the heat exchanger, as well as simplifying the manufacture of the heat exchanger.
Технический результат достигается пластинчатым теплообменником, содержащим цилиндрический кожух (2), теплообменные элементы (3), выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин и имеющие выступающие за периферийную кромку отбортовки, которые образуют впускные (7) и выпускные (8) коллекторные окна, зафиксированные в соединительных элементах (12), при этом содержит корпус (9) теплообменника, дополнительно содержит внешний кожух (1) и цилиндрический кожух (2) теплообменника, который с одной стороны имеет фланец для соединения теплообменника с камерой сгорания газотурбинной установки, при этом фланец выполнен с выступами (14), образующими с внутренней поверхностью корпуса газотурбинной установки перепускные окна, выполненные с возможностью пропускания через себя воздуха в теплообменник от компрессора газотурбинной установки, кроме того цилиндрический кожух (2) теплообменника выполнен с возможностью разделения потоков воздуха, а именно потока воздуха, поступающего во впускные (7) коллекторные окна теплообменных элементов (3) от компрессора газотурбинной установки и потока воздуха, поступающего в камеру сгорания из выпускных (8) коллекторных окон теплообменных элементов (3), при этом впускные (7) коллекторные окна теплообменных элементов (3) расположены на противоположной стороне от камеры сгорания газотурбинной установки между фланцем (10) корпуса теплообменника для соединения с внешним кожухом (1) теплообменника и цилиндрическим кожухом (2) теплообменника, при этом внешний кожух (1) теплообменника установлен с образованием кольцевого канала (6) для подачи воздуха от компрессора газотурбинной установки к впускным (7) коллекторным окнам теплообменных элементов (3).The technical result is achieved by a plate heat exchanger containing a cylindrical casing (2), heat exchange elements (3) made of corrugated plates connected in pairs along the peripheral edges and having flanges protruding beyond the peripheral edge, which form inlet (7) and outlet (8) collector windows, fixed in the connecting elements (12), while it contains the housing (9) of the heat exchanger, additionally contains the outer casing (1) and the cylindrical casing (2) of the heat exchanger, which on one side has a flange for connecting the heat exchanger with the combustion chamber of the gas turbine plant, while the flange is made with protrusions (14) forming bypass ports with the inner surface of the gas turbine unit casing, made with the possibility of passing air through itself into the heat exchanger from the compressor of the gas turbine unit, in addition, the cylindrical casing (2) of the heat exchanger is made with the possibility of dividing air flows, namely the air flow , act entering the intake (7) collector windows of the heat exchange elements (3) from the compressor of the gas turbine unit and the air flow entering the combustion chamber from the outlet (8) collector windows of the heat exchange elements (3), while the intake (7) collector windows of the heat exchange elements (3 ) are located on the opposite side from the combustion chamber of the gas turbine unit between the flange (10) of the heat exchanger body for connection with the outer casing (1) of the heat exchanger and the cylindrical casing (2) of the heat exchanger, while the outer casing (1) of the heat exchanger is installed to form an annular channel (6) for supplying air from the compressor of the gas turbine unit to the inlet (7) collector windows of the heat exchange elements (3).
Корпус (9) теплообменника со стороны камеры сгорания газотурбинной установки включает по меньшей мере один диффузор (4), широкая часть которого направлена в сторону теплообменных элементов (3), а также корпус (9) теплообменника выполнен с по меньшей мере одним кольцевым опорным поясом (11), расположенным между впускными (7) и выпускными (8) коллекторными окнами теплообменных элементов (3), при этом внешний диаметр по меньшей мере одного кольцевого опорного пояса (11) равен внутреннему диаметру цилиндрического кожуха (2).The body (9) of the heat exchanger from the side of the combustion chamber of the gas turbine plant includes at least one diffuser (4), the wide part of which is directed towards the heat exchange elements (3), and the body (9) of the heat exchanger is made with at least one annular support belt ( 11) located between the inlet (7) and outlet (8) collector ports of the heat exchange elements (3), while the outer diameter of at least one annular support belt (11) is equal to the inner diameter of the cylindrical casing (2).
Теплообменник состоит из по меньшей мере трех секций (13), каждая из которых включает в себя по меньшей мере один теплообменный элемент (3) и по меньшей мере два соединительных элемента (12).The heat exchanger consists of at least three sections (13), each of which includes at least one heat exchange element (3) and at least two connecting elements (12).
Теплообменник дополнительно содержит трубку (15), выполненную с возможностью установки чувствительного элемента датчика температуры выхлопных газов, поступающих от турбины газотурбинной установки, перед теплообменными элементами (3), при этом трубка расположена соосно цилиндрическому кожуху (2).The heat exchanger additionally contains a tube (15), made with the possibility of installing a sensitive element of the temperature sensor of exhaust gases coming from the turbine of a gas turbine installation, in front of the heat exchange elements (3), while the tube is located coaxially to the cylindrical casing (2).
Технический результат также достигается способом изготовления пластинчатого теплообменника, заключающимся в том, что теплообменные элементы (3) изготавливают из гофрированных пластин, которые получают методом штамповки, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам, изготавливают корпус (9) теплообменника, при этом корпус (9) теплообменника изготавливают с фланцем (10) для соединения с внешним кожухом (1) теплообменника, теплообменные элементы (3) устанавливают внутрь корпуса (9) теплообменника таким образом, чтобы впускные (7) и выпускные (8) коллекторные окна теплообменных элементов (3) были расположены снаружи относительно внешней поверхности корпуса (9) теплообменника, и далее соединяют их герметично с соединительными элементами (12), закрепляют цилиндрический кожух (2) на корпусе теплообменника, а внешний кожух (1) теплообменника устанавливают с образованием кольцевого канала (6) для подачи воздуха от компрессора газотурбинной установки к впускным (7) коллекторным окнам теплообменных элементов (3).The technical result is also achieved by the method of manufacturing a plate heat exchanger, which consists in the fact that the heat exchange elements (3) are made of corrugated plates, which are obtained by stamping, and then connected in pairs along the peripheral edges, the body (9) of the heat exchanger is made, while the body (9) the heat exchanger is made with a flange (10) for connection with the outer casing (1) of the heat exchanger, the heat exchange elements (3) are installed inside the housing (9) of the heat exchanger so that the inlet (7) and outlet (8) collector windows of the heat exchange elements (3) are are located outside with respect to the outer surface of the heat exchanger body (9), and then connect them hermetically to the connecting elements (12), fix the cylindrical casing (2) on the heat exchanger casing, and the outer casing (1) of the heat exchanger is installed to form an annular channel (6) for supply air from the compressor of the gas turbine unit to the inlet (7) changeable elements (3).
Дополнительно корпус (9) теплообменника со стороны камеры сгорания газотурбинной установки изготавливают с по меньшей мере одним диффузором, широкая часть которого направлена в сторону теплообменных элементов (3), а также корпус (9) теплообменника выполняют с по меньшей мере одним кольцевым опорным поясом (11), расположенным между впускных (7) и выпускных (8) коллекторных окон теплообменных элементов, при этом внешний диаметр по меньшей мере одного кольцевого опорного пояса (11) равен внутреннему диаметру цилиндрического кожуха (2).Additionally, the housing (9) of the heat exchanger from the side of the combustion chamber of the gas turbine plant is made with at least one diffuser, the wide part of which is directed towards the heat exchange elements (3), and the housing (9) of the heat exchanger is made with at least one annular support belt (11 ) located between the inlet (7) and outlet (8) collector windows of the heat exchange elements, while the outer diameter of at least one annular support belt (11) is equal to the inner diameter of the cylindrical casing (2).
Дополнительно соосно цилиндрическому кожуху (2) устанавливают трубку (15), выполненную с возможностью установки чувствительного элемента датчика температуры выхлопных газов, поступающих от турбины газотурбинной установки, перед теплообменными элементами (3).Additionally, a tube (15) is installed coaxially to the cylindrical casing (2), made with the possibility of installing a sensitive element of the temperature sensor of the exhaust gases coming from the turbine of a gas turbine unit in front of the heat exchange elements (3).
По меньшей мере один из корпуса (9) теплообменника, цилиндрический кожух (2) или внешний кожух (1) теплообменника изготавливают с помощью аддитивных технологий.At least one of the heat exchanger casing (9), the cylindrical casing (2) or the outer casing (1) of the heat exchanger is manufactured using additive technologies.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:
на фиг. 1 - газотурбинный двигатель и пластинчатый теплообменник с вырезом четверти;in fig. 1 - gas turbine engine and plate heat exchanger with a quarter cut;
на фиг. 2 - корпус теплообменника с установленными теплообменными элементами;in fig. 2 - heat exchanger body with installed heat exchange elements;
на фиг. 3 - корпус теплообменника с установленным цилиндрическим кожухом (2);in fig. 3 - heat exchanger body with installed cylindrical casing (2);
на фиг. 4 - вид со стороны системы выпуска;in fig. 4 - view from the side of the exhaust system;
на фиг. 5 - теплообменный элементin fig. 5 - heat exchange element
на фиг. 6 - секция с теплообменными элементами (3);in fig. 6 - section with heat exchange elements (3);
1 - внешний кожух теплообменника;1 - outer casing of the heat exchanger;
2 - цилиндрический кожух;2 - cylindrical casing;
3 - теплообменный элемент;3 - heat exchange element;
4 - диффузор;4 - diffuser;
5 - камера сгорания газотурбинной установки;5 - combustion chamber of a gas turbine unit;
6 - канал кольцевой;6 - circular channel;
7 - окна впускные коллекторные;7 - intake manifold windows;
8 - окна выпускные коллекторные;8 - outlet collector windows;
9 - корпус теплообменника;9 - heat exchanger body;
10 - фланец корпуса теплообменника;10 - flange of the heat exchanger body;
11 - пояс опорный кольцевой;11 - support ring belt;
12 - соединительные элементы;12 - connecting elements;
13 - секция теплообменных элементов (3);13 - section of heat exchange elements (3);
14 - выступы на фланце цилиндрического кожуха (2);14 - protrusions on the flange of the cylindrical casing (2);
15 - трубка для установки чувствительного элемента датчика температуры горячих газов.15 - tube for installing the sensitive element of the hot gas temperature sensor.
Пластинчатый теплообменник содержит цилиндрический кожух (2), теплообменные элементы (3), выполненные известным способом в соответствии с наиболее близким аналогом, а именно из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин. То есть каждый теплообменный элемент (3) выполняют из нижней и верхней гофрированных пластин. Поверхность, например, линейчатая поверхность с эвольвентой направляющей, гофрированных пластин имеет штампованный рельеф и состоит из периферийной кромки, гофр вихревой матрицы, поперечных перемычек внутренних перегородок, продольных гладких каналов и отбортовок, а также коллекторных окон (7), (8). Нижняя и верхняя гофрированные пластины примыкают друг к другу по поверхностям гофр и жестко скреплены между собой, например, сваркой или пайкой по периферийным кромкам и перемычкам внутренних перегородок. При этом, в собираемом теплообменном элементе (3) отбортовки формируют впускные (7) и выпускные (8) коллекторные окна для входа и выхода воздуха, а внутри теплообменного элемента (3) вместе с гофрами и продольными гладкими каналами сформированы каналы для протекания воздуха, поступающего от компрессора газотурбинной установки. Таким образом, теплообменные элементы (3) имеют выступающие за периферийную кромку отбортовки, которые образуют впускные (7) и выпускные (8) коллекторные окна, зафиксированные в соединительных элементах (12).The plate heat exchanger contains a cylindrical casing (2), heat exchange elements (3) made in a known manner in accordance with the closest analogue, namely from corrugated plates connected in pairs along the peripheral edges. That is, each heat exchange element (3) is made of lower and upper corrugated plates. The surface, for example, a ruled surface with an involute guide, of corrugated plates has a stamped relief and consists of a peripheral edge, corrugations of a vortex matrix, transverse bridges of internal partitions, longitudinal smooth channels and flanges, as well as collector windows (7), (8). The lower and upper corrugated plates adjoin each other along the surfaces of the corrugations and are rigidly fastened to each other, for example, by welding or soldering along the peripheral edges and bridges of the inner partitions. At the same time, inlet (7) and outlet (8) collector windows for air inlet and outlet are formed in the assembled heat exchange element (3) of the flanges, and inside the heat exchange element (3), together with corrugations and longitudinal smooth channels, channels are formed for the flow of air entering from the compressor of the gas turbine unit. Thus, the heat exchange elements (3) have flanges protruding beyond the peripheral edge, which form inlet (7) and outlet (8) collector ports, fixed in the connecting elements (12).
Теплообменник содержит корпус (9) теплообменника и дополнительно содержит внешний кожух (1) и цилиндрический кожух (2) теплообменника, при этом наличие указанных элементов (9, 1 и 2) позволяет повысить жесткость и прочность конструкции теплообменника, а также упростить изготовление теплообменника вследствие того, что корпус (9) и кожухи (1 и 2) изготавливают отдельно с последующей сборкой. Цилиндрический кожух (2) с одной стороны имеет фланец для соединения теплообменника с камерой сгорания газотурбинной установки, что позволяет повысить прочность теплообменника. При этом фланец выполнен с выступами (14), образующими с внутренней поверхностью корпуса газотурбинной установки перепускные окна, выполненные с возможностью пропускания через себя воздуха в теплообменник от компрессора газотурбинной установки, что обеспечивает повышение жесткости и прочности теплообменника в целом за счет дополнительного контакта выступов (14) фланца цилиндрического кожуха (2) с внутренней поверхностью корпуса газотурбинной установки. Кроме того цилиндрический кожух (2) теплообменника выполнен с возможностью разделения потоков воздуха, а именно потока воздуха, поступающего во впускные (7) коллекторные окна теплообменных элементов (3) от компрессора газотурбинной установки и потока воздуха, поступающего в камеру сгорания из выпускных (8) коллекторных окон теплообменных элементов (3), что дополнительно позволяет повысить КПД теплообменника за счет дополнительного контакта через кожух (2) относительно более теплого и холодного воздуха, а также упрощает изготовление теплообменника в целом. При этом впускные (7) коллекторные окна теплообменных элементов (3) расположены на противоположной стороне от камеры сгорания газотурбинной установки между фланцем (10) корпуса теплообменника для соединения с внешним кожухом (1) теплообменника и цилиндрическим кожухом (2) теплообменника, что также повышает жесткость и прочность теплообменника, а также упрощает изготовление теплообменника в целом.The heat exchanger contains a housing (9) of the heat exchanger and additionally contains an external casing (1) and a cylindrical casing (2) of the heat exchanger, while the presence of these elements (9, 1 and 2) makes it possible to increase the rigidity and strength of the heat exchanger structure, as well as to simplify the manufacture of the heat exchanger due to the fact that the body (9) and casings (1 and 2) are manufactured separately with subsequent assembly. The cylindrical casing (2) has a flange on one side for connecting the heat exchanger with the combustion chamber of the gas turbine unit, which makes it possible to increase the strength of the heat exchanger. In this case, the flange is made with protrusions (14), forming bypass ports with the inner surface of the gas turbine unit housing, made with the possibility of passing air through itself into the heat exchanger from the compressor of the gas turbine unit, which provides an increase in the rigidity and strength of the heat exchanger as a whole due to additional contact of the protrusions (14 ) the flange of the cylindrical casing (2) with the inner surface of the gas turbine casing. In addition, the cylindrical casing (2) of the heat exchanger is made with the possibility of dividing the air flows, namely the air flow entering the inlet (7) collector windows of the heat exchange elements (3) from the compressor of the gas turbine unit and the air flow entering the combustion chamber from the outlet (8) collector windows of heat exchange elements (3), which additionally allows to increase the efficiency of the heat exchanger due to additional contact through the casing (2) with respect to warmer and colder air, and also simplifies the manufacture of the heat exchanger as a whole. In this case, the inlet (7) collector windows of the heat exchange elements (3) are located on the opposite side from the combustion chamber of the gas turbine plant between the flange (10) of the heat exchanger body for connection with the outer casing (1) of the heat exchanger and the cylindrical casing (2) of the heat exchanger, which also increases the rigidity and the strength of the heat exchanger, and also simplifies the manufacture of the heat exchanger as a whole.
Внешний кожух (1) теплообменника установлен с образованием кольцевого канала (6) для подачи воздуха от компрессора газотурбинной установки к впускным (7) коллекторным окнам теплообменных элементов (3), что позволяет упростить изготовление теплообменника в целом с обеспечением высокой прочности.The outer casing (1) of the heat exchanger is installed with the formation of an annular channel (6) for supplying air from the compressor of the gas turbine unit to the inlet (7) collector ports of the heat exchange elements (3), which makes it possible to simplify the manufacture of the heat exchanger as a whole with high strength.
Корпус (9) теплообменника со стороны камеры сгорания газотурбинной установки включает по меньшей мере один диффузор (4), широкая часть которого направлена в сторону теплообменных элементов (3), что позволяет дополнительно повысить жесткость и прочность теплообменника при относительной простоте изготовления теплообменника, а также наличие по меньшей мере одного диффузора обеспечивает лучшее распределение выпускного газа из камеры сгорания внутри теплообменника, что в свою очередь улучшает теплообмен. Также корпус (9) теплообменника выполнен с по меньшей мере одним кольцевым опорным поясом (11), расположенным между впускными (7) и выпускными (8) коллекторными окнами теплообменных элементов (3), при этом внешний диаметр по меньшей мере одного кольцевого опорного пояса (11) равен внутреннему диаметру цилиндрического кожуха (2), что дополнительно упрощает изготовление теплообменника и повышает жесткость и прочность конструкции за счет того, что цилиндрический кожух (2) имеет дополнительную опору в виде по меньшей мере одного кольцевого опорного пояса (11).The housing (9) of the heat exchanger on the side of the combustion chamber of the gas turbine plant includes at least one diffuser (4), the wide part of which is directed towards the heat exchange elements (3), which makes it possible to further increase the rigidity and strength of the heat exchanger with the relative simplicity of manufacturing the heat exchanger, as well as the presence of the at least one diffuser provides a better distribution of the exhaust gas from the combustion chamber within the heat exchanger, which in turn improves heat transfer. Also, the body (9) of the heat exchanger is made with at least one annular support belt (11) located between the inlet (7) and outlet (8) collector windows of the heat exchange elements (3), while the outer diameter of at least one annular support belt ( 11) is equal to the inner diameter of the cylindrical casing (2), which further simplifies the manufacture of the heat exchanger and increases the rigidity and strength of the structure due to the fact that the cylindrical casing (2) has additional support in the form of at least one annular support belt (11).
Теплообменник состоит из по меньшей мере трех секций (13), каждая из которых включает в себя по меньшей мере один теплообменный элемент (3) и по меньшей мере два соединительных элемента (12). При установке в секцию (13) по меньшей мере двух теплообменных элементов (3), они примыкают друг к другу по огибающим поверхностям гофр (8) и имеют линейчатую поверхность с эвольвентой направляющей.The heat exchanger consists of at least three sections (13), each of which includes at least one heat exchange element (3) and at least two connecting elements (12). When installed in section (13) at least two heat exchange elements (3), they adjoin each other along the enveloping surfaces of the corrugations (8) and have a ruled surface with an involute guide.
Теплообменник он дополнительно содержит трубку (15), выполненную с возможностью установки чувствительного элемента датчика температуры выхлопных газов, поступающих от турбины газотурбинной установки, перед теплообменными элементами (3), при этом трубка расположена соосно цилиндрическому кожуху (2).The heat exchanger additionally contains a tube (15) made with the possibility of installing a sensitive element of the temperature sensor of exhaust gases coming from the turbine of a gas turbine installation in front of the heat exchange elements (3), while the tube is located coaxially with the cylindrical casing (2).
Пластинчатый теплообменник изготавливают следующим способом.The plate heat exchanger is manufactured in the following way.
Теплообменные элементы (3) изготавливают из гофрированных пластин, которые получают методом штамповки аналогично указанному выше, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам. Корпус (9) теплообменника изготавливают с фланцем (10) для соединения с внешним кожухом (1) теплообменника, например, методом литья или с помощью аддитивных технологий, что дополнительно позволяет обеспечить повышение жесткости и прочности теплообменника, а также упрощение изготовления теплообменника в целом.Heat exchange elements (3) are made of corrugated plates, which are obtained by stamping similarly to the above, and then connected in pairs along the peripheral edges. The body (9) of the heat exchanger is made with a flange (10) for connection with the outer casing (1) of the heat exchanger, for example, by casting or using additive technologies, which additionally allows increasing the rigidity and strength of the heat exchanger, as well as simplifying the manufacture of the heat exchanger as a whole.
Теплообменные элементы (3) устанавливают внутрь корпуса (9) теплообменника таким образом, чтобы впускные (7) и выпускные (8) коллекторные окна теплообменных элементов (3) были расположены снаружи относительно внешней поверхности корпуса (9) теплообменника, и далее соединяют их герметично с соединительными элементами (12) закрепляют цилиндрический кожух (2) на корпусе теплообменника, что обеспечивает повышение жесткости и прочности теплообменника, а также упрощает изготовление теплообменника.The heat exchange elements (3) are installed inside the housing (9) of the heat exchanger in such a way that the inlet (7) and outlet (8) collector windows of the heat exchange elements (3) are located outside relative to the outer surface of the housing (9) of the heat exchanger, and then they are connected hermetically with connecting elements (12) fix the cylindrical casing (2) on the heat exchanger body, which increases the rigidity and strength of the heat exchanger, and also simplifies the manufacture of the heat exchanger.
Внешний кожух (1) теплообменника устанавливают с образованием кольцевого канала (6) для подачи воздуха от компрессора газотурбинной установки к впускным (7) коллекторным окнам теплообменных элементов (3), что позволяет за счет установки кожуха (1) повысить жесткость и прочность конструкции, а также упрощает изготовлении теплообменника.The outer casing (1) of the heat exchanger is installed with the formation of an annular channel (6) for supplying air from the compressor of the gas turbine installation to the inlet (7) collector windows of the heat exchange elements (3), which makes it possible, by installing the casing (1), to increase the rigidity and strength of the structure, and also simplifies the manufacture of the heat exchanger.
Дополнительно корпус (9) теплообменника со стороны камеры сгорания газотурбинной установки изготавливают с по меньшей мере одним диффузором, широкая часть которого направлена в сторону теплообменных элементов (3), что позволяет дополнительно повысить жесткость и прочность теплообменника при относительной простоте изготовления теплообменника, а также наличие по меньшей мере одного диффузора обеспечивает лучшее распределение выпускного газа из камеры сгорания внутри теплообменника, что в свою очередь улучшает теплообмен. Также корпус (9) теплообменника выполняют с по меньшей мере одним кольцевым опорным поясом (11), расположенным между впускных (7) и выпускных (8) коллекторных окон теплообменных элементов, при этом внешний диаметр по меньшей мере одного кольцевого опорного пояса (11) равен внутреннему диаметру цилиндрического кожуха (2), что дополнительно упрощает изготовление теплообменника и повышает жесткость и прочность конструкции за счет того, что цилиндрический кожух (2) имеет дополнительную опору в виде по меньшей мере одного кольцевого опорного пояса (11).Additionally, the housing (9) of the heat exchanger on the side of the combustion chamber of the gas turbine plant is made with at least one diffuser, the wide part of which is directed towards the heat exchange elements (3), which makes it possible to further increase the rigidity and strength of the heat exchanger with the relative simplicity of manufacturing the heat exchanger, as well as the presence of at least one diffuser provides a better distribution of the exhaust gas from the combustion chamber within the heat exchanger, which in turn improves heat transfer. Also, the body (9) of the heat exchanger is made with at least one annular support belt (11) located between the inlet (7) and outlet (8) collector windows of the heat exchange elements, while the outer diameter of at least one annular support belt (11) is equal to the inner diameter of the cylindrical casing (2), which further simplifies the manufacture of the heat exchanger and increases the rigidity and strength of the structure due to the fact that the cylindrical casing (2) has additional support in the form of at least one annular support belt (11).
Дополнительно соосно цилиндрическому кожуху (2) устанавливают трубку (15), выполненную с возможностью установки чувствительного элемента датчика температуры выхлопных газов, поступающих от турбины газотурбинной установки, перед теплообменными элементами (3).Additionally, a tube (15) is installed coaxially to the cylindrical casing (2), made with the possibility of installing a sensitive element of the temperature sensor of the exhaust gases coming from the turbine of a gas turbine unit in front of the heat exchange elements (3).
Также, цилиндрический кожух (2) и/или внешний кожух (1) теплообменника изготавливают с помощью аддитивных технологий, что дополнительно позволяет упростить изготовление теплообменника с обеспечением высокой жесткости и прочности теплообменника.Also, the cylindrical casing (2) and / or the outer casing (1) of the heat exchanger are manufactured using additive technologies, which additionally makes it possible to simplify the manufacture of the heat exchanger while ensuring high rigidity and strength of the heat exchanger.
Пластинчатый теплообменник работает следующим образом.The plate heat exchanger works as follows.
Горячий газ из камеры сгорания (5), которая может быть кольцевой камерой сгорания, газотурбинной установки поступает на турбину, которая соединена с компрессором и электрогенератором, и далее направляется через по меньшей мере один диффузор (4) пластинчатого теплообменника, который обеспечивает равномерное распределение горячего газа во внутренней полости теплообменника. Распределенные горячие газы проходят чувствительный элемент датчика температуры выхлопных газов, установленного в трубке (15), и, контактируя с внешней поверхностью теплообменных элементов (3), передают свое тепло воздуху, проходящему внутри теплообменных элементов (3). Далее газы выводятся в выхлопную систему газотурбинной установки. Воздух, подаваемый в камеру сгорания газотурбинной установки компрессором, через перепускные окна подается в кольцевую полость (6), образованную внешней поверхностью цилиндрического кожуха (2) и внутренней поверхностью внешнего кожуха (1), где за счет контакта со с цилиндрическим кожухом (2) происходит нагрев воздуха, и направляется к впускным (7) коллекторным окнам теплообменных элементов (3), направляясь во внутреннюю полость теплообменных элементов (3), в которых горячие газы из камеры сгорания нагревают воздух. Через выпускные (8) коллекторные окна теплообменных элементов (3) воздух выходит в полость, образованную внешней поверхностью корпуса (9) теплообменника и внутренней поверхностью цилиндрического кожуха (2), где воздух через поверхность корпуса (9) нагревают от горячих газов, проходящих внутри корпуса теплообменника, и далее подогретый воздух направляется в камеру сгорания газотурбинной установки.Hot gas from the combustion chamber (5), which can be an annular combustion chamber, of the gas turbine unit enters the turbine, which is connected to the compressor and the electric generator, and is then directed through at least one diffuser (4) of the plate heat exchanger, which ensures uniform distribution of the hot gas in the inner cavity of the heat exchanger. The distributed hot gases pass the sensitive element of the exhaust gas temperature sensor installed in the tube (15) and, in contact with the outer surface of the heat exchange elements (3), transfer their heat to the air passing inside the heat exchange elements (3). Then the gases are discharged into the exhaust system of the gas turbine unit. The air supplied to the combustion chamber of the gas turbine unit by the compressor is fed through the bypass windows into the annular cavity (6) formed by the outer surface of the cylindrical casing (2) and the inner surface of the outer casing (1), where due to contact with the cylindrical casing (2) occurs heating the air, and is directed to the inlet (7) collector windows of the heat exchange elements (3), heading into the inner cavity of the heat exchange elements (3), in which the hot gases from the combustion chamber heat the air. Through the outlet (8) collector windows of the heat exchange elements (3), the air enters the cavity formed by the outer surface of the heat exchanger body (9) and the inner surface of the cylindrical casing (2), where the air through the surface of the body (9) is heated from hot gases passing inside the body heat exchanger, and then the heated air is directed to the combustion chamber of the gas turbine unit.
Таким образом, обеспечивается повышение жесткости и прочности теплообменника, а также упрощение изготовления теплообменника.Thus, the stiffness and strength of the heat exchanger is increased and the manufacture of the heat exchanger is simplified.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104820A RU2755013C1 (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Plate heat exchanger and method for manufacturing plate heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104820A RU2755013C1 (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Plate heat exchanger and method for manufacturing plate heat exchanger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2755013C1 true RU2755013C1 (en) | 2021-09-09 |
Family
ID=77670303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021104820A RU2755013C1 (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Plate heat exchanger and method for manufacturing plate heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755013C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU228167U1 (en) * | 2024-05-30 | 2024-08-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | SMALL-SIZE GAS TURBINE ENGINE WITH CROSS-PLATE RECUPERATOR |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2238502C1 (en) * | 2003-01-10 | 2004-10-20 | Худяков Алексей Иванович | Counterflow plate heat exchanger |
| US7065873B2 (en) * | 2003-10-28 | 2006-06-27 | Capstone Turbine Corporation | Recuperator assembly and procedures |
| CN102564180A (en) * | 2012-02-15 | 2012-07-11 | 国电联合动力技术有限公司 | Plate-fin heat exchanger |
| RU2700213C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-09-13 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" | Plate heat exchanger and method of plate heat exchanger manufacturing |
-
2021
- 2021-02-26 RU RU2021104820A patent/RU2755013C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2238502C1 (en) * | 2003-01-10 | 2004-10-20 | Худяков Алексей Иванович | Counterflow plate heat exchanger |
| US7065873B2 (en) * | 2003-10-28 | 2006-06-27 | Capstone Turbine Corporation | Recuperator assembly and procedures |
| CN102564180A (en) * | 2012-02-15 | 2012-07-11 | 国电联合动力技术有限公司 | Plate-fin heat exchanger |
| RU2700213C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-09-13 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" | Plate heat exchanger and method of plate heat exchanger manufacturing |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU228167U1 (en) * | 2024-05-30 | 2024-08-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | SMALL-SIZE GAS TURBINE ENGINE WITH CROSS-PLATE RECUPERATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6910528B2 (en) | Plate fin heat exchanger for a high temperature | |
| US8234873B2 (en) | Multi passage fuel manifold and methods of construction | |
| US3507115A (en) | Recuperative heat exchanger for gas turbines | |
| US8028410B2 (en) | Gas turbine regenerator apparatus and method of manufacture | |
| US20110303400A1 (en) | Counterflow heat exchanger | |
| JP2009542952A (en) | Home heat and power supply system | |
| US20040003916A1 (en) | Unit cell U-plate-fin crossflow heat exchanger | |
| JP2002350092A (en) | Heat exchanger and gas turbine apparatus provided therewith | |
| RU2755013C1 (en) | Plate heat exchanger and method for manufacturing plate heat exchanger | |
| WO2000028271A1 (en) | Cylindrical plate-type heat exchanger | |
| CN105757689A (en) | Self-preheating incinerator | |
| CN214148963U (en) | Turbulence piece, tubular heat exchanger and gas water heating equipment | |
| CN115950094A (en) | Heat exchanger and water heater | |
| CN214148962U (en) | Turbulence piece, tubular heat exchanger and gas water heating equipment | |
| US4055043A (en) | Manifold reactor | |
| RU2819325C1 (en) | Plate heat exchanger with header for separation of hot and cold heat carrier | |
| CN219589166U (en) | Heat exchanger and water heater | |
| CN114459274A (en) | Turbulence piece, tubular heat exchanger and gas water heating equipment | |
| CN219589168U (en) | Heat exchanger and water heater | |
| RU2818441C1 (en) | Heat recovery gas turbine engine | |
| RU2770347C1 (en) | Recuperative heat exchanger and method for its manufacture | |
| GB2360085A (en) | Annular heat exchanger with concentric cells for use in gas turbine engine | |
| RU94012040A (en) | GAS TURBINE ENGINE | |
| IT960995B (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE IN PARTICULAR FOR GAS TURBINES OF MOTOR VEHICLES | |
| GB2343641A (en) | Heat exchanger |