блок радиаторов пластинчатого теплообменника

Формула изобретения

1. Блок радиаторов пластинчатого теплообменника, содержащий пакет плоских радиаторов с направлением движения потока нагреваемой воды зигзагом, снабженных входными и выходными проточными каналами щелевидной формы, расположенными на общем торце радиатора, отличающийся тем, что радиаторы последовательно соединены между собой посредством привариваемых направляющих сегментов, попеременно устанавливаемых то в нижней, то в верхней части радиаторов, при этом первый и последний радиаторы блока снабжены одним входным (выходным) патрубком цилиндрической формы.

2. Блок радиаторов по п.1, отличающийся тем что количество радиаторов в блоке - четное, например четырнадцать, а число зигзагов в радиаторе - нечетное, например пять.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, зданий и сооружений при использовании низкопотенциальных природных источников тепла (например, шахтных вод), хозбытовых стоков и других тепловых отходов.

Известно, что содержащееся в сточных водах низкопотенциальное тепло (Т= 1020^oС) до последнего времени, как правило, не утилизировалось. Между тем существует постоянная потребность в воде, нагретой до температуры порядка 5070^oС, что вполне можно обеспечить с помощью теплового насоса, позволяющего эффективно трансформировать низкопотенциальную теплоту до более высоких температур. Однако его непосредственное взаимодействие с загрязненной сточной водой недопустимо, что требует использования промежуточного теплообменника, у которого нагреваемой средой является тщательно очищенная вода, циркулирующая в замкнутом контуре испарителя теплового насоса, и который мог бы оперативно и с минимальными затратами труда периодически очищаться от загрязнений, осаждающихся на поверхностях теплообмена.

Известен пластинчатый щелевой теплообменник (1), выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, сквозной корпус которого снабжен двумя боковыми крышками, на внутренних поверхностях которых консольно закреплены теплообменные элементы в виде сдвоенных с образованием полостей пластин, выполненных в виде П- или М-образных каналов, предназначенных для движения по ним одной из теплообменивающихся сред. Внешние поверхности системы теплообменных элементов омываются другой теплообменивающейся средой, поступающей во внутреннюю полость корпуса через верхний подводящий патрубок и отводимой из нее через нижний патрубок после прямолинейного прохода между теплообменными элементами. Корпус, боковые крышки и уплотнительные прокладки теплообменника соединены в единое целое посредством комплекта стяжек и гаек.

Недостатком такого теплообменника является весьма ограниченное время пребывания теплообменивающихся сред внутри теплообменника, что делает его совершенно непригодным для использования при малых температурных напорах, а необходимость практически полной разборки для периодической очистки от накопившихся загрязнений на внешних поверхностях теплообменных элементов будет приводить к достаточно продолжительным простоям.

Известны бытовые пластинчатые теплообменники, широко применяемые для отопления жилых помещений (2). Изготовленные из стального листа толщиной 1,5-2 мм методом штамповки, с последующей сваркой двух пластин с образованием между ними щелевидных проточных каналов шириной порядка 15 мм, они способны при очевидной простоте, компактности и дешевизне надежно обеспечивать температуру воздуха внутри помещения в зимнее время в пределах санитарной нормы (прототип).

Однако наряду с указанными достоинствами им присущи определенные недостатки, в частности ограниченность габаритных размеров (примерно 0,8х0,6 м) и величины поверхности теплообмена, а также возможность эффективного использования лишь при достаточно высоком температурном напоре (не менее 30-50^oС).

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение эффективного теплообмена между охлаждаемой и нагреваемой средой при низких (малых) температурных напорах в сочетании с доступностью к поверхностям теплообмена для их оперативной очистке от накопившихся загрязнений.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать пакет плоских радиаторов с направлением движения потока нагреваемой воды зигзагом, снабженных входными и выходными проточными каналами щелевидной формы, расположенными на общем торце радиатора, при этом радиаторы последовательно соединены между собой посредством привариваемых направляющих сегментов, попеременно устанавливаемых то в нижней, то в верхней части радиаторов, первый и последний радиаторы блока снабжены одним входным (выходным) патрубком цилиндрической формы, количество радиаторов в блоке - четное, например четырнадцать, а число зигзагов в радиаторе - нечетное, например пять.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан общий вид блока радиаторов, на фиг. 2 - вид А блока в плане, на фиг. 3 - вид Б блока сбоку, на фиг. 4 и фиг. 5 показана конструкция отдельных элементов блока, на фиг. 6 и 7 дан общий вид теплообменника, выполненного на базе двух унифицированных блоков радиаторов, на фиг. 8 показано уплотнение водоподводящих патрубков.

Блок радиаторов пластинчатого теплообменника включает в себя пакет плоских радиаторов 1 с направлением движения потока нагреваемой воды зигзагом, снабженных входными и выходными проточными каналами 2 щелевидной формы, расположенными на общем торце радиатора. Радиаторы последовательно соединены между собой посредством привариваемых направляющих сегментов 3, попеременно устанавливаемых то в нижней, то в верхней части радиаторов, при этом количество последних в блоке принято четным, например равным четырнадцати, а зигзагов в радиаторе - нечетным, например равным пяти. Это необходимо для того, чтобы все сегменты блока, а также его входной патрубок 4 и выходной патрубок 5 после сборки блока располагались бы по одну сторону и не препятствовали рациональной установке двух блоков внутри корпуса теплообменника, при которой радиаторы одного блока, располагаясь между соседними радиаторами другого блока, образуют проточные каналы для движения охлаждаемой среды (сточной воды) зигзагом.

Блоки радиаторов устанавливаются в корпусе теплообменника на общей резиновой прокладке, уплотняются аналогичной прокладкой сверху и накрываются прижимной крышкой, снабженной откидными фиксаторами (по типу тех, что используются на молочных бидонах, флягах, снарядных и оружейных ящиках и т.п. упаковках). Снаружи теплообменник снабжен делителем потока 6 и коллектором 7 чистой воды, посредством которых она сначала равномерно распределяется между двумя блоками радиаторов, а затем после окончания процесса нагрева вновь объединяется в общий поток. При этом подвод и отвод воды осуществляется по гибким резиновым рукавам, что при техническом обслуживании теплообменника позволяет поднимать крышку с закрепленными в ней блоками радиаторов над его корпусом без какого-либо демонтажа трубопроводов, с последующей очисткой поверхностей теплообмена обычным брандспойтом.

Корпус теплообменника снабжен патрубками 8 и 9 подвода и отвода охлаждаемой среды (сточной воды), последний используется также для самотечного слива из корпуса шламовой воды, образующейся при очистке поверхностей теплообмена от накопившихся загрязнений.

Теплообмен между охлаждаемой и нагреваемой средами осуществляется следующим образом.

Внутри прямоугольного теплообменника устанавливают совместно два блока, при этом между соседними радиаторами блоков образуются узкие промежутки, предназначенные для встречного движения по ним охлаждаемой среды (сточной воды). Нагреваемая среда (чистая вода, циркулирующая в замкнутом контуре испарителя теплового насоса) подается к делителю потока 6, где происходит ее распределение между двумя блоками радиаторов. Через входной цилиндрический патрубок 4 вода поступает во входной щелевидный проточный канал 2 крайнего радиатора и, двигаясь внутри последнего, зигзагом выходит из него в нижней части радиатора, где с помощью сегмента 3 направляется в очередной радиатор, из которого выйдет уже в верхней части радиатора, и будет двигаться таким образом до тех пор, пока не пройдет через все радиаторы блока, а затем через выходной патрубок 5 и коллектор 7 направится в испаритель теплового насоса.

Столь протяженный путь движения потока воды обеспечивает достаточно длительное ее пребывание в зоне действия температурного напора со стороны охлаждаемой среды (сточной воды), движущейся в режиме противотока по проточным каналам между соседними радиаторами, и даже при относительно малой величине напора позволяет повысить температуру нагреваемой среды до уровня, гарантирующего надежное испарение хладагента (одного из фреонов R12, R134a или R142b).

Указанное достоинство предложенной конструкции блока радиаторов пластинчатого теплообменника в сочетании с его очевидной компактностью и доступностью к поверхностям теплообмена для их оперативной очистки от накопившихся загрязнений, выгодно отличают данное устройство от других устройств подобного назначения, обеспечивает эффективность теплообмена между охлаждаемой и нагреваемой средой при низких (малых) температурных напорах.

Предлагаемое изобретение может найти применений в жилищно-коммунальном хозяйстве, для отопления отдельно стоящих зданий и сооружений, удаленных от котельных и теплосетей, например насосных станций городских канализационных систем, имеющих дело с хозбытовыми стоками.

Источники информации

1. Патент РФ 2047075, кл. F 28 D 9/00, 1995.

2. Богословский В.Н., Крупнов Б.А., Сканави А.М. Внутренние санитарно-технические устройства. Справочник проектировщика. Часть 1. Отопление. М.: Стройиздат, 1990, с. 295, табл. XI (прототип).