Пластинчатый теплообменник с поверхностными рельефами - RU2006108565A

Реферат

1. Пластинчатый теплообменник (10), содержащий

множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные поверхности и периметрические фланцы для определения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред, причем передние поверхности и периметрические фланцы пары примыкающих пластин из множества пластин (24) определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины каждой пары примыкающих пластин определяют границу прохода для двух текучих сред из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина имеет высокую удельную теплопроводность и определяет участок границы прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред, обеспечивая тепловое сообщение между этими двумя текучими средами на противоположных поверхностях пластины (24),

входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды,

множество поверхностных микрорельефов (56), сообщающихся посредством текучей среды, по меньшей мере, с участком, по меньшей мере, одного прохода, по меньшей мере, для одной текучей среды, причем множество поверхностных микрорельефов (56) поверхности предназначено для обеспечения повышенной теплопередачи между, по меньшей мере, двумя текучими средами (17, 21), при этом, по меньшей мере, одна пластина образует участок границы прохода.

2. Пластинчатый теплообменник (10) по п.1, в котором множество поверхностных микрорельефов (56) имеют геометрические формы.

3. Пластинчатый теплообменник (10) по п.1, в котором множество поверхностных микрорельефов (56) взаимно соединены.

4. Пластинчатый теплообменник (10) по п.1, в котором множество поверхностных микрорельефов (56) соответствуют отверстиям, достаточно большим, чтобы предотвратить улавливание смазочного масла.

5. Пластинчатый теплообменник (10) по п.1, в котором множество поверхностных микрорельефов (56) соответствуют отверстиям, имеющим размер от примерно 0,002 дюйма до примерно 0,050 дюйма.

6. Пластинчатый теплообменник (10) по п.1, в котором, по меньшей мере, часть множества поверхностных микрорельефов (56) представляет собой поверхностные микрорельефы в виде вмятин.

7. Пластинчатый теплообменник (10) по п.1, в котором, по меньшей мере, часть множества поверхностных микрорельефов (56) представляет собой поверхностные микрорельефы в виде выступов.

8. Пластинчатый теплообменник (10) по п.7, в котором, по меньшей мере, часть множества поверхностных микрорельефов (56) в виде выступов состоит из неметалла.

9. Пластинчатый теплообменник (10) по п.1, в котором, по меньшей мере, одна вставка (46), имеющая, по меньшей мере, часть множества поверхностных микрорельефов (56), размещена с возможностью сообщения посредством текучей среды, по меньшей мере, с участком, по меньшей мере, одного прохода, по меньшей мере, для одной текучей среды.

10. Пластинчатый теплообменник (10) по п.9, в котором множество микрорельефов (56) включает множество выполненных в них отверстий (52), причем каждое отверстие (52) соответствует узлу контакта между передними поверхностями примыкающих пластин из множества пластин (24).

11. Пластинчатый теплообменник (10) по п.10, который имеет конструкцию, паяную твердым припоем, предусматривающую размещение, по меньшей мере, одной пластины (36) из фольги между примыкающими пластинами из множества пластин (24), причем, по меньшей мере, одна пластина (36) из фольги расплавляется и затекает между примыкающими пластинами из множества пластин (24), образуя узлы (42) контакта, паяные твердым припоем, между передними поверхностями примыкающих пластин из множества пластин (24), когда пластинчатый теплообменник (10) нагрет до предварительно определенной температуры ниже температуры плавления примыкающих пластин из множества пластин (24), но выше температуры плавления, по меньшей мере, одной пластины (36) из фольги, при этом, по меньшей мере, одна вставка (46) имеет слой покрытия, нанесенный на поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46) и, по существу, предотвращающий затекание расплавленного металла пластины (36) из фольги в множество микрорельефов (56), по меньшей мере, одной вставки.

12. Пластинчатый теплообменник (10) по п.10, в котором слой покрытия представляет собой оксидное покрытие.

13. Пластинчатый теплообменник (10) по п.10, в котором слой покрытия представляет собой оксидное покрытие, выбранное из группы, стоящей из оксида никеля, оксида хрома, оксида алюминия и оксида циркония или их комбинаций.

14. Пластинчатый теплообменник (10) по п.9, в котором передние поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46) и одной из пары примыкающих пластин множества пластин (24), по существу, непосредственно примыкают друг к другу.

15. Пластинчатый теплообменник (10) по п.9, в котором, по меньшей мере, одна вставка (46) представляет собой пластину.

16. Пластинчатый теплообменник (10) по п.9, в котором передние поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46) и одной из пары примыкающих пластин множества пластин (24) разделены посредством зазора.

17. Пластинчатый теплообменник (10) по п.16, в котором зазор является угловым.

18. Пластинчатый теплообменник (10) по п. 16, в котором зазор образован множеством прокладок (55), расположенным между передними поверхностями, по меньшей мере, одной вставки (46) и одной из пары примыкающих пластин множества пластин (24).

19. Пластинчатый теплообменник (10) по п.9, в котором, по меньшей мере, одна вставка (46)представляет собой сетку (48).

20. Пластинчатый теплообменник (10) по п.19, в котором сетка (48) имеет равномерную конструкцию (50).

21. Пластинчатый теплообменник (10) по п.20, в котором профиль поперечного сечения равномерной сетки (48) является некруглым.

22. Пластинчатый теплообменник (10) по п.19, в котором сетка (48) включает слой (50) подложки.

23. Пластинчатый теплообменник (10) по п.22, в котором слой (50) подложки состоит из металла.

24. Пластинчатый теплообменник (10) по п.22, в котором слой (50) подложки проходит мимо противоположных краев сетки (48), а затем загибается над этими противоположными краями.

25. Пластинчатый теплообменник (10) по п.19, в котором, по меньшей мере, одна сетка (48) имеет отверстия размером от примерно 0,0001 дюйма до примерно 0,050 дюйма.

26. Пластинчатый теплообменник (10) по п.19, в котором, по меньшей мере, одна сетка имеет отверстия размером от примерно 0,002 дюйма до примерно 0,050 дюйма.

27. Пластинчатый теплообменник (10) по п.19, в котором сетка содержит множество взаимно пересекающихся переплетенных элементов.

28. Пластинчатый теплообменник (10) по п.19, в котором профиль поперечного сечения сетки является некруглым.

29. Пластинчатый теплообменник (10) по п.19, в котором, по меньшей мере, одна сетка содержит множество слоев сетки, уложенных в пакет.

30. Пластинчатый теплообменник (10) по п.29, в котором множество слоев сетки, уложенных в пакет, содержит первый слой сетки с размером ячеек примерно 400 меш и второй слой сетки с размером ячеек примерно 100 меш.

31. Пластинчатый теплообменник (10) по п.29, в котором множество слоев сетки, уложенных в пакет, содержит первый слой сетки с размером ячеек примерно 400 меш и второй слой сетки с размером ячеек примерно 400 меш.

32. Пластинчатый теплообменник (10) по п.29, в котором множество слоев сетки, уложенных в пакет, содержит первый слой сетки с размером ячеек примерно 400 меш, второй слой сетки с размером ячеек примерно 100 меш и третий слой сетки с размером ячеек примерно 100 меш.

33. Способ обеспечения поверхности повышенной теплопередачи для использования с пластинчатым теплообменником (10), включающим множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные поверхности и периметрические фланцы для обеспечения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем передние поверхности и периметрические фланцы пары примыкающих пластин (24) из множества пластин определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины из пары примыкающих пластин определяют границу прохода для двух текучих сред из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина обеспечивает границу прохода, имеющую высокую удельную теплопроводность, обеспечивая тепловое сообщение между этими двумя текучими средами на противоположных поверхностях пластины, входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды, включающий этап, на котором

выполняют путем осаждения множество поверхностных микрорельефов (56), по меньшей мере, на участке, по меньшей мере, одной поверхности, по меньшей мере, одной из пластин.

34. Способ по п.33, в котором осаждение проводят посредством напыления плазмы, напыления порошка или осаждения из паровой фазы.

35. Способ по п.33, в котором осаждение проводят перед сборкой пластинчатого теплообменника (10).

36. Способ по п.33, в котором осаждение проводят после сборки пластинчатого теплообменника (10).

37. Способ по п.33, в котором множество поверхностных микрорельефов (56), выполненных, по меньшей мере, на участке одной поверхности, по меньшей мере, одной из пластин, состоит из металла.

38. Способ по п.33, в котором множество поверхностных микрорельефов (56), выполненных, по меньшей мере, на участке одной поверхности, по меньшей мере, одной из пластин, состоит из неметалла.

39. Способ обеспечения поверхности повышенной теплопередачи для использования с пластинчатым теплообменником (10), включающим множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные поверхности и периметрические фланцы для определения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем передние поверхности и периметрические фланцы пары примыкающих пластин из множества пластин (24) определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины из пары примыкающих пластин определяют границу прохода для двух текучих сред из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина определяет границу прохода для двух текучих сред, имеющую высокую удельную теплопроводность, обеспечивая тепловое сообщение между двумя текучими средами на противоположных поверхностях пластины, входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды, включающий этап, на котором

выполняют множество поверхностных микрорельефов (56) в виде вмятин с помощью формирующего устройства, которое размещают в контакте, по меньшей мере, с участком, по меньшей мере, одной поверхности, по меньшей мере, одной из пластин, перед сборкой пластинчатого теплообменника (10).

40. Способ обеспечения поверхности повышенной теплопередачи для использования с пластинчатым теплообменником (10), включающим множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные поверхности и периметрические фланцы для определения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем передние поверхности и периметрические фланцы пары соседних пластин из множества пластин (24) определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины из пары соседних пластин определяют границу прохода для двух текучих сред из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина определяет границу прохода, имеющую высокую удельную теплопроводность, обеспечивая тепловое сообщение между двумя текучими средами на противоположных поверхностях пластины, входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды, включающий этап, на котором

размещают, по меньшей мере, одну вставку (46), имеющую множество поверхностных микрорельефов (56) между передними поверхностями, по меньшей мере, одной пары примыкающих пластин (24) из множества пластин, определяющих проход текучей среды.

41. Пластинчатый теплообменник (10), содержащий

множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные ребристые поверхности и периметрические фланцы для определения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем передние поверхности и периметрические фланцы пары примыкающих пластин из множества пластин (24) определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом

противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины из каждой пары примыкающих пластин определяют границу прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина имеет высокую удельную теплопроводность и определяет участок границы прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), обеспечивая тепловое сообщение между этими двумя текучими средами (17, 21) на противоположных поверхностях пластины,

входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды, и

по меньшей мере, одну вставку (46), имеющую множество поверхностных микрорельефов (56), причем, по меньшей мере, одна вставка (46) размещена с возможностью сообщения посредством текучей среды, по меньшей мере, с участком, по меньшей мере, одного прохода, по меньшей мере, для одной текучей среды, а передние поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46) и одной из пары примыкающих пластин множества пластин (24), по существу, непосредственно примыкают друг к другу, при этом, по меньшей мере, одна вставка (46) имеет профиль, по существу, совпадающий, по меньшей мере, с одной из пары примыкающих пластин, а множество поверхностных микрорельефов (56) предназначено для обеспечения повышенной теплопередачи, по меньшей мере, между двумя текучими средами (17, 21), причем, по

меньшей мере, одна пластина определяет участок границы прохода.

42. Пластинчатый теплообменник (10) по п.41, в котором размещена, по меньшей мере, одна пластина из фольги между примыкающими пластинами из множества пластин (24), причем, по меньшей мере, одна пластина из фольги расплавляется и затекает между соседними пластинами из множества пластин (24), образуя узлы контакта, паяные твердым припоем, между передними поверхностями примыкающих пластин из множества пластин (24), когда пластинчатый теплообменник нагревается до предварительно определенной температуры ниже температуры плавления примыкающих пластин из множества пластин (24), но выше температуры плавления, по меньшей мере, одной пластины из фольги, при этом, по меньшей мере, одна вставка (46) имеет слой покрытия, нанесенный на поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46), по существу, предотвращающий затекание расплавленного металла пластины из фольги в множество микрорельефов (56), по меньшей мере, одной вставки (46).

43. Пластинчатый теплообменник, который имеет конструкцию, паяную твердым припоем, содержащий

множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные ребристые поверхности и периметрические фланцы для обеспечения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем передние поверхности и периметрические фланцы пары примыкающих пластин из множества пластин (24) определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины

каждой пары примыкающих пластин определяют границу прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина имеет высокую удельную теплопроводность и определяет участок границы прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), обеспечивая тепловое сообщение между этими двумя текучими средами (17, 21) на противоположных поверхностях пластины (24),

входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды, и

по меньшей мере, одну вставку (46), имеющую множество поверхностных микрорельефов (56), причем, по меньшей мере, одна вставка (46) размещена с возможностью сообщения посредством текучей среды, по меньшей мере, с участком, по меньшей мере, одного прохода, по меньшей мере, для одной текучей среды, а передние поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46) и одной из пары примыкающих пластин множества пластин (24), по существу, непосредственно примыкают друг к другу, при этом, по меньшей мере, одна вставка (46) имеет профиль, по существу, совпадающий, по меньшей мере, с одной из пары примыкающих пластин, а множество поверхностных микрорельефов (56) предназначено для обеспечения повышенной теплопередачи, по меньшей мере, между двумя текучими средами (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина образует участок границы прохода, и

по меньшей мере, одну пластину из фольги между примыкающими пластинами из множества пластин (24), причем, по меньшей мере, одна пластина из фольги расплавляется и затекает между примыкающими пластинами из множества пластин (24), образуя узлы контакта, паяные твердым припоем, между передними поверхностями примыкающих пластин из множества пластин (24), когда пластинчатый теплообменник нагрет до предварительно определенной температуры ниже температуры плавления примыкающих пластин из множества пластин (24), но выше температуры плавления, по меньшей мере, одной пластины из фольги, при этом, по меньшей мере, одна вставка (46) имеет слой покрытия, нанесенный на поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46) и, по существу, предотвращающий затекание расплавленного металла пластины из фольги в множество микрорельефов (56), по меньшей мере, одной вставки (46).

44. Способ обеспечения поверхности повышенной теплопередачи для использования с пластинчатым теплообменником, включающим множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные поверхности и периметрические фланцы для обеспечения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем передние поверхности и периметрические фланцы пары примыкающих пластин из множества пластин (24) определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины из пары примыкающих пластин определяют границу прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред

(17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина определяет границу прохода, имеющую высокую удельную теплопроводность, обеспечивая тепловое сообщение между двумя текучими средами (17, 21) на противоположных поверхностях пластины, входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды, включающий этапы, на которых

размещают, по меньшей мере, одну вставку (46), имеющую, множество поверхностных микрорельефов (56), между передними поверхностями, по меньшей мере, одной пары примыкающих пластин из множества пластин (24), определяющей проход текучей среды,

размещают, по меньшей мере, одну пластину из фольги между примыкающими пластинами из множества пластин (24), причем, по меньшей мере, одна пластина из фольги расплавляется и затекает между примыкающими пластинами из множества пластин (24), образуя узлы контакта, паяные твердым припоем, между передними поверхностями примыкающих пластин из множества пластин (24), когда пластинчатый теплообменник нагревают до предварительно определенной температуры ниже температуры плавления примыкающих пластин из множества пластин (24), но выше температуры плавления, по меньшей мере, одной пластины из фольги, и

наносят слой покрытия, по меньшей мере, на участок, по меньшей мере, одной вставки (46), по существу, предотвращая затекание расплавленного металла пластины из фольги в множество

микрорельефов (56), по меньшей мере, одной вставки (46).

45. Способ по п. 44, в котором этап нанесения слоя покрытия выполняют после размещения, по меньшей мере, одной вставки (46).

46. Пластинчатый теплообменник, который имеет конструкцию, паяную твердым припоем, содержащий

множество пластин (24), каждая из которых имеет противоположные ребристые поверхности и периметрические фланцы для обеспечения, по меньшей мере, одного прохода для каждой из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем передние поверхности и периметрические фланцы пары примыкающих пластин из множества пластин (24) определяют проход для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), при этом противоположные поверхности, по меньшей мере, одной пластины каждой пары примыкающих пластин определяют границу прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем, по меньшей мере, одна пластина имеет высокую удельную теплопроводность и определяет участок границы прохода для двух текучих сред (17, 21) из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), обеспечивая тепловое сообщение между этими двумя текучими средами (17, 21) на противоположных поверхностях пластины (24),

входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды из, по меньшей мере, двух текучих сред (17, 21), причем входное отверстие (16, 20) и выходное отверстие (18, 22) для каждой текучей среды сообщаются посредством текучей среды с каждым проходом для текучей среды,

множество поверхностных микрорельефов (56), сообщающихся

посредством текучей среды, по меньшей мере, с участком, по меньшей мере, одного прохода, по меньшей мере, для одной текучей среды, причем множество поверхностных микрорельефов (56) предназначено для обеспечения повышенной теплопередачи между, по меньшей мере, двумя текучими средами (17, 21), при этом, по меньшей мере, одна пластина образует участок границы прохода,

по меньшей мере, одну пластину из фольги между соседними примыкающими пластинами из множества пластин (24), причем, по меньшей мере, одна пластина из фольги расплавляется и затекает между примыкающими пластинами из множества пластин (24), образуя узлы контакта, паяные твердым припоем, между передними поверхностями примыкающих пластин из множества пластин (24), когда пластинчатый теплообменник нагрет до предварительно определенной температуры ниже температуры плавления примыкающих пластин из множества пластин (24), но выше температуры плавления, по меньшей мере, одной пластины из фольги, и

слой покрытия, нанесенный на множество поверхностных микрорельефов (56) и, по существу, предотвращающий затекание расплавленного металла пластины из фольги в множество микрорельефов (56).

47. Пластинчатый теплообменник по п.46, в котором слой покрытия содержит, по меньшей мере, часть множества микрорельефов (56).

48. Пластинчатый теплообменник по п.46, в котором по меньшей мере, одна вставка (46) содержит, по меньшей мере, часть множества поверхностных микрорельефов (56), при этом, по меньшей мере, одна вставка (46) размещена с возможностью сообщения

посредством текучей среды, по меньшей мере, с участком, по меньшей мере, одного прохода, по меньшей мере, для одной текучей среды, причем передние поверхности, по меньшей мере, одной вставки (46) и одной из пары прилегающих пластин множества пластин (24), по существу, непосредственно примыкают друг к другу, а, по меньшей мере, одна вставка (46) имеет профиль, по существу, совпадающий, по меньшей мере, с одной из пары примыкающих пластин.

49. Пластинчатый теплообменник по п.46, в котором, по меньшей мере, часть множества микрорельефов (56) выполнена, по меньшей мере, в одной пластине из множества пластин (24).