PL245845B1

PL245845B1 - Microchannel plate heat exchanger with reduced refrigerant mass

Info

Publication number: PL245845B1
Application number: PL439957A
Authority: PL
Inventors: Paweł Obstawski; Krzysztof Górnicki; Andrzej Bryś; Monika Janaszek-Mańkowska; Radosław Winiczenko; Bartosz Nowacki
Original assignee: Nowacki Bartosz Przed Produkcyjno Handlowo Uslugowe Rebano Renata Bartosz Nowacki; Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego W Warszawie
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2024-10-21
Also published as: PL439957A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest mikrokanałowy wymiennik płytowy zawierający kolejno połączone ze sobą płyty takie jak płyta czołowa, co najmniej jedna płyta główna (2), płyta końcowa oraz płyta zamykająca, przy czym w górnej i dolnej części płyty czołowej zamocowane są po dwa króćce przyłączeniowe, natomiast w górnej i dolnej części płyty głównej (2) wykonane są po dwa otwory, a w górnej i dolnej części płyty końcowej wykonane są po dwa otwory, przy czym wokół co najmniej dwóch otworów w płycie głównej (2) i w płycie końcowej zamocowane są kołnierze, a w co najmniej dwóch otworach w płycie końcowej zamocowana jest zaślepka, natomiast wewnątrz płyty głównej (2) i płyty końcowej naprzemiennie wykonane są mikrokanały i rowki wodne, zaś mikrokanały połączone są ze szczeliną pomocą wypustów (18) wykonanych w rozdzielaczu (20), a do płyty głównej (2) i płyty końcowej obwodowo zamocowane są kołnierze dystansujące.The subject of the application is a microchannel plate heat exchanger comprising successively connected plates such as a front plate, at least one main plate (2), an end plate and a closing plate, wherein two connecting stubs are attached in the upper and lower parts of the front plate, while two openings are made in the upper and lower parts of the main plate (2), and two openings are made in the upper and lower parts of the end plate, wherein flanges are attached around at least two openings in the main plate (2) and in the end plate, and a plug is attached in at least two openings in the end plate, while microchannels and water grooves are alternately made inside the main plate (2) and the end plate, and the microchannels are connected to the gap by means of projections (18) made in the distributor (20), and spacer flanges are attached circumferentially to the main plate (2) and the end plate.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest mikrokanałowy wymiennik płytowy, który znajduje zastosowanie w sprężarkowych układach chłodniczych jako parownik lub skraplacz. Wynalazek dotyczy dziedziny chłodnictwa.The subject of the invention is a microchannel plate heat exchanger, which finds application in compressor refrigeration systems as an evaporator or condenser. The invention relates to the field of refrigeration.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP3786566 A1 znana jest mikrokanałowa płaska rurka i mikrokanałowy wymiennik ciepła. Mikrokanałowy wymiennik ciepła zawiera wiele płaskich mikrokanałowych rurek, pierwszą rurę zbiorczą, drugą rurę zbiorczą i żebrowania, płaską rurkę mikrokanałową zawierającą płaski korpus rurki i rząd kanałów. Każdy z kanałów przyjmuje kształt prostokąta z zaokrąglonymi narożnikami. Mikrokanałowe płaskie rurki usytuowane są równolegle względem siebie, przy czym przekrój każdego kanału w wymienniku ciepła zmniejsza się w ustalonym kierunku, poprawiając wydajność wymiany ciepła trzeciego kanału.From the European patent application EP3786566 A1 a microchannel flat tube and a microchannel heat exchanger are known. The microchannel heat exchanger includes a plurality of flat microchannel tubes, a first collection tube, a second collection tube and fins, a flat microchannel tube including a flat tube body and a row of channels. Each of the channels takes the shape of a rectangle with rounded corners. The microchannel flat tubes are arranged in parallel to each other, and the cross-section of each channel in the heat exchanger is reduced in a predetermined direction, improving the heat exchange efficiency of the third channel.

Z chińskiego patentu CN110631386 B znany jest mikrokanałowy płytowo-żebrowy wymiennik ciepła. Płytowo-żebrowy wymiennik ciepła składa się głównie z górnych płyt żebrowych, dolnych płyt żebrowych, listew uszczelniających i żebrowań, przy czym mikrokanaliki są tworzone przez montaż i łączenie szczelin pomiędzy obrobionymi i uformowanymi płytami górnego żebra, dolnymi płytami żebrowymi, paskami uszczelniającymi i żebrami. Średnica kanałów płytowo-żebrowego wymiennika ciepła sięga 0,01-1 mm.From the Chinese patent CN110631386 B, a microchannel plate-fin heat exchanger is known. The plate-fin heat exchanger is mainly composed of upper rib plates, lower rib plates, sealing strips and ribs, and the microchannels are formed by assembling and connecting the gaps between the machined and formed upper rib plates, lower rib plates, sealing strips and ribs. The diameter of the channels of the plate-fin heat exchanger reaches 0.01-1 mm.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP3244156 A1 znany jest wymiennik ciepła zawierający co najmniej jedną płaską rurkę, dzięki której możliwy jest przepływ mieszaniny czynnika chłodniczego zawierającej HFO1123, R32 i HFO1234yf jako nośnik ciepła. Płaska rura zawiera wiele ścieżek przepływu czynnika grzewczego. Każda z wielu ścieżek przepływu ma prostokątny kształt o zaokrąglonych narożach w przekroju poprzecznym, przy czym kształt ten jest zdefiniowany przez parę przeciwległych względem siebie podłużnych segmentów, parę bocznych segmentów naprzeciw siebie oraz cztery zaokrąglone narożniki, przy czym każdy z zaokrąglonych rogów stanowi odcinek obwodu koła. Para podłużnych odcinków linii przecina się z parą bocznych odcinków linii w zaokrąglonych rogach. Kształt zaokrąglonego prostokąta jest skonfigurowany tak, aby spełniał wymagania 0,005 r/d = 0,8; gdzie r jest promieniem okręgu, d jest odległością między parą przeciwległych względem siebie odcinków linii podłużnej.From the European patent application EP3244156 A1 a heat exchanger is known comprising at least one flat tube through which a refrigerant mixture comprising HFO1123, R32 and HFO1234yf as a heat transfer medium can flow. The flat tube comprises a plurality of flow paths for the heating medium. Each of the plurality of flow paths has a rectangular shape with rounded corners in cross-section, the shape being defined by a pair of opposite longitudinal segments, a pair of opposite lateral segments and four rounded corners, each of the rounded corners being a segment of the circumference of a circle. The pair of longitudinal line segments intersects the pair of lateral line segments at the rounded corners. The rounded rectangular shape is configured to meet the requirements of 0.005 r/d = 0.8; where r is the radius of the circle, d is the distance between the pair of opposite longitudinal line segments.

W dotychczasowym stanie techniki znanych jest wiele rodzajów mikrokanałowych wymienników ciepła o kształcie płytowym. Wymienniki te dedykowane są jak skraplacze lub parowniki do urządzeń chłodniczych różnego typu, zapewniając efektywną wymianę ciepła między czynnikiem chłodniczym, a powietrzem bądź cieczą będącą medium w zależności od układu pracy dostarczającym lub odbierającym energię od czynnika chłodniczego. Obecnie ze względu na istotny szkodliwy wpływ na środowisko fluorowcopochodnych czynników chłodniczych, co raz bardziej popularne staje się wykorzystywanie w chłodnictwie naturalnych czynników termodynamicznych takich jak propan R290 bądź izobutan R600a. Niestety zarówno propan jak i izobutan stanowią grupę związków zaliczanych do węglowodorów, które są skrajnie łatwopalne, dlatego też duża masa tego typu czynników chłodniczych w układzie chłodniczym stwarza znacznie większe zagrożenie zapłonem lub wybuchem w przypadku rozszczelnienia układu chłodniczego bądź przerwania jego ciągłości na którymkolwiek poziomie. Redukcja masy ww. naturalnego czynnika termodynamicznego przy dużej objętości wewnętrznej strony gazowej wymienników ciepła stosowanych powszechnie do fluorowcopochodnych czynników chłodniczych powoduje, że proces wymiany ciepła staje się znacznie mniej efektywny, co wiąże się bezpośrednio z niską efektywnością procesu technologicznego, w którym wymiennik ciepła został wykorzystany. Znane w stanie techniki mikrokanałowe wymienniki ciepła bardzo często wymagają przeprowadzenia skomplikowanych i kosztownych procesów technologicznych w celu wytworzenia takich wymienników. Wielokrotnie skomplikowana konstrukcja mikrokanałowego wymiennika ciepła uniemożliwia podjęcie dalszych kroków w celu komercjalizacji i umożliwienia ogólnego dostępu do takich wymienników. Obecnie na rynku urządzenia chłodnicze bazujące na płytowych wymiennikach ciepła znajdują szerokie zastosowanie wszędzie tam gdzie proces technologiczny generuje konieczność wytworzenia znacznej ilości niskotemperaturowego ciepła odpadowego, którego poziom temperaturowy może być zwiększony, a wytworzone w ten sposób ciepło temperaturowe może być powtórnie użyte w procesie technologicznym. Takie procesy technologiczne występują w kluczowych gałęziach przemysłu takich jak przemysł spożywczy, chemiczny, motoryzacyjny, energetyczny.In the current state of technology, many types of plate-shaped microchannel heat exchangers are known. These exchangers are dedicated as condensers or evaporators for various types of refrigeration devices, ensuring effective heat exchange between the refrigerant and air or liquid, which is a medium, depending on the operating system, supplying or receiving energy from the refrigerant. Currently, due to the significant harmful effect of fluorinated refrigerants on the environment, the use of natural thermodynamic agents such as propane R290 or isobutane R600a in refrigeration is becoming increasingly popular. Unfortunately, both propane and isobutane are a group of compounds classified as hydrocarbons, which are extremely flammable, therefore the large mass of this type of refrigerants in the refrigeration system poses a much greater risk of ignition or explosion in the event of a leak in the refrigeration system or a break in its continuity at any level. Reduction of the mass of the above. natural thermodynamic factor with a large internal gas side volume of heat exchangers commonly used for fluorinated refrigerants causes the heat exchange process to become much less effective, which is directly related to the low efficiency of the technological process in which the heat exchanger was used. Microchannel heat exchangers known in the state of the art very often require carrying out complicated and expensive technological processes in order to produce such exchangers. The often complicated design of a microchannel heat exchanger makes it impossible to take further steps to commercialize and provide general access to such exchangers. Currently, on the market, refrigeration devices based on plate heat exchangers are widely used wherever the technological process generates the need to generate a significant amount of low-temperature waste heat, the temperature level of which can be increased, and the temperature heat generated in this way can be reused in the technological process. Such technological processes occur in key industries such as the food, chemical, automotive, and energy industries.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji mikrokanałowego płytowego wymiennika ciepła umożliwiającej redukcję masy ekologicznego czynnika chłodniczego w układzie chłodniczym przy zapewnieniu wysokiej efektywności procesu wymiany ciepła między czynnikiem chłodniczym, a medium roboczym, a tym samym przy zapewnieniu wysokiej wydajności wymiennika ciepła. Uzyskanie wysokiej wydajności wymiany ciepła przy zredukowanej masie czynnika chłodniczego umożliwia redukcję powierzchni wymiany ciepła wymiennika, co w rezultacie przekłada się na mniejsze gabaryty wymiennika, a tym samym redukcję masy samego wymiennika i kosztów jego wytworzenia z uwagi na mniejsze zużycie materiałów.The aim of the invention is to develop a microchannel plate heat exchanger design that allows for a reduction in the mass of an ecological refrigerant in a refrigeration system while ensuring high efficiency of the heat exchange process between the refrigerant and the working medium, and thus ensuring high efficiency of the heat exchanger. Achieving high heat exchange efficiency with a reduced mass of the refrigerant allows for a reduction in the heat exchange surface of the exchanger, which in turn translates into smaller dimensions of the exchanger, and thus a reduction in the mass of the exchanger itself and its production costs due to lower material consumption.

Nieoczekiwanie wszystkie wyżej wskazane problemy techniczne zostały rozwiązane dzięki niniejszemu wynalazkowi.Surprisingly, all the above-mentioned technical problems have been solved thanks to this invention.

Przedmiotem wynalazku jest mikrokana łowy wymiennik płytowy charakteryzujący się tym, że zawiera kolejno połączone ze sobą: płytę czołową, co najmniej jedna płytę główną stanowiącą płytę mikrokanalikową, płytę końcową stanowiącą płytę mikrokanalikową oraz płytę zamykającą, przy czym w górnej części płyty czołowej zamocowane są dwa króćce przyłączeniowe, a kolejne dwa króćce przyłączeniowe zamocowane są w dolnej części płyty czołowej, natomiast w górnej części płyty głównej wykonane są dwa otwory, a dwa kolejne otwory wykonane są w dolnej części płyty głównej, a w górnej części płyty końcowej wykonane są dwa otwory, zaś dwa kolejne otwory wykonane są w dolnej części płyty końcowej, przy czym wokół co najmniej dwóch otworów w płycie głównej i w płycie końcowej zamocowane są kołnierze, a w co najmniej dwóch otworach w płycie końcowej zamocowana jest zaślepka, natomiast wewnątrz płyty głównej i płyty końcowej naprzemiennie wykonane są mikrokanały i rowki wodne, zaś mikrokanały połączone są ze szczeliną za pomocą wypustów wykonanych w rozdzielaczu, przy czym szczeliny wykonane są w co najmniej dwóch otworach w płycie głównej i w płycie końcowej, a do płyty głównej i płyty końcowej obwodowo zamocowane są kołnierze dystansujące.The subject of the invention is a microchannel plate exchanger characterized in that it comprises the following successively connected together: a front plate, at least one main plate constituting a microchannel plate, an end plate constituting a microchannel plate and a closing plate, wherein two connecting stubs are mounted in the upper part of the front plate, and the next two connecting stubs are mounted in the lower part of the front plate, while two openings are made in the upper part of the main plate, and two further openings are made in the lower part of the main plate, and two openings are made in the upper part of the end plate, and two further openings are made in the lower part of the end plate, wherein flanges are mounted around at least two openings in the main plate and in the end plate, and a plug is mounted in at least two openings in the end plate, while microchannels and water grooves are made alternately inside the main plate and the end plate, and the microchannels are connected to the gap by means of projections made in the distributor, wherein the gaps are made in at least two openings in the plate in the main plate and in the end plate, and spacer flanges are attached circumferentially to the main plate and the end plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że zawiera nie więcej niż 100 płyt głównych.Preferably, the exchanger is characterized in that it contains no more than 100 motherboards.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w lewym, górnym narożu płyty czołowej zamocowany jest króciec przyłączeniowy.Advantageously, the exchanger is characterized in that a connecting pipe is mounted in the upper left corner of the front plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w lewym, dolnym narożu płyty czołowej zamocowany jest króciec przyłączeniowy.Advantageously, the exchanger is characterized in that a connecting pipe is mounted in the left, lower corner of the front plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w prawym, górnym narożu płyty czołowej zamocowany jest króciec przyłączeniowy.Advantageously, the exchanger is characterized in that a connecting pipe is mounted in the upper right corner of the front plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w prawym, dolnym narożu płyty czołowej zamocowany jest króciec przyłączeniowy.Advantageously, the exchanger is characterized in that a connecting pipe is mounted in the lower right corner of the front plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w lewym, górnym narożu płyty głównej wykonany jest pierwszy otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that the first hole is made in the upper left corner of the main plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w lewym, dolnym narożu płyty głównej wykonany jest drugi otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that a second opening is made in the lower left corner of the main plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w prawym, górnym narożu płyty głównej wykonany jest trzeci otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that a third hole is made in the upper right corner of the main plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w prawym, dolnym narożu płyty głównej wykonany jest czwarty otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that a fourth hole is made in the lower right corner of the main plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w lewym, górnym narożu płyty końcowej wykonany jest pierwszy otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that a first opening is made in the upper left corner of the end plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w lewym, dolnym narożu płyty końcowej wykonany jest drugi otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that a second opening is made in the left lower corner of the end plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w prawym, górnym narożu płyty końcowej wykonany jest trzeci otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that a third opening is made in the upper right corner of the end plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że w prawym, dolnym narożu płyty końcowej wykonany jest czwarty otwór.Advantageously, the exchanger is characterized in that a fourth opening is made in the lower right corner of the end plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że kołnierze zamocowane są wokół otworów w płycie głównej i w płycie końcowej.Advantageously, the exchanger is characterized in that the flanges are mounted around the holes in the main plate and in the end plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że otwory w płycie głównej i w płycie końcowej dopasowane są do rozmieszczania króćców przyłączeniowych w płycie czołowej.Advantageously, the exchanger is characterized in that the holes in the main plate and in the end plate are adapted to the arrangement of the connection stubs in the front plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że szczelina wykonana jest wewnątrz pierwszego otworu i drugiego otworu w płycie głównej i w płycie końcowej.Advantageously, the exchanger is characterized in that the slot is made inside the first opening and the second opening in the main plate and in the end plate.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że szczelina jest wykonana do wysokości równej połowie otworu.Advantageously, the exchanger is characterized in that the slot is made to a height equal to half the opening.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że zaślepka w płycie końcowej zamocowana jest w pierwszym otworze i drugim otworze.Advantageously, the exchanger is characterized in that the plug in the end plate is secured in the first opening and the second opening.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że kształt przekroju poprzecznego mikrokanałów stanowi prostokąt.Advantageously, the exchanger is characterized in that the cross-sectional shape of the microchannels is a rectangle.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że stosunek długości boków wewnętrznych prostokąta wynosi a/b=1,35 ± 0,2.Advantageously, the exchanger is characterized in that the ratio of the lengths of the inner sides of the rectangle is a/b=1.35 ± 0.2.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że prostokąt posiada wymiary wewnętrzne 1,34 x 1,0 mm.Advantageously, the exchanger is characterized in that the rectangle has internal dimensions of 1.34 x 1.0 mm.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że płyty połączone są ze sobą za pomocą lutu twardego wykonanego spoiną o zawartości srebra > 45%.Advantageously, the exchanger is characterized in that the plates are connected to each other by means of hard solder made with a weld with a silver content of > 45%.

Korzystnie, wymiennik charakteryzuje się tym, że dystans pomiędzy połączonymi ze sobą płytami wynosi 1 mm.Advantageously, the exchanger is characterized in that the distance between the connected plates is 1 mm.

Mikrokanałowy wymiennik płytowy składa się z czterech podstawowych elementów: płyty czołowej, płyty końcowej, płyty głównej oraz płyty zamykającej. W płycie czołowej o grubości 1 mm znajdują się cztery króćce przyłączeniowe umożliwiające podłączenie strony pierwotnej i wtórnej wymiennika do układu wodnego (solankowego) i gazowego. Zgodnie z wynalazkiem stronę pierwotną stanowi układ wodny (solankowy), natomiast stronę wtórną stanowi układ gazowy. Niezależnie od pełnionej przez wymiennik funkcji w układzie chłodniczym (skraplacz lub parownik), układ wodny (solankowy) należy podłączyć do króćców przyłączeniowych o średnicy DN 28 mm (fig. 2), przy czym zasilanie strony wodnej (solankowej) wymiennika powinno być zrealizowane za pomocą króćca przyłączeniowego o średnicy DN 28 mm umieszczonego w prawym górnym rogu płyty czołowej (fig. 2), a zasilanie obiegu wodnego (solankowego) odbiornika ciepła powinno być zrealizowane za pomocą króćca przyłączeniowego o średnicy DN 28 mm umieszczonego w prawym dolnym rogu płyty czołowej (fig. 2). Niezależnie od pełnionej przez wymiennik funkcji w układzie chłodniczym (skraplacz lub parownik) wymiennik pracuje w przeciwprądowym układzie wymiany ciepła. Z tego też względu stronę gazową (czynnik chłodniczy) należy podłączyć do króćców przyłączeniowych o średnicy DN 22 (fig. 2), przy czym zasilanie strony gazowej (czynnik chłodniczy) wymiennika powinno być zrealizowane za pomocą króćca przyłączeniowego o średnicy DN 22 mm umieszczonego w lewym dolnym rogu płyty czołowej (fig. 2), a zasilanie układu chłodniczego z wymiennika (zasilenie odbiornika) powinno być zrealizowane za pomocą króćca przyłączeniowego o średnicy DN 22 mm umieszczonego w lewym górnym rogu płyty czołowej (fig. 2). Połączenie poszczególnych króćców strony gazowej wymiennika z obiegiem chłodniczym należy dokonywać za pomocą lutowania twardego spoiwem o zawartości srebra > 45%. Podłączenie strony wodnej (solankowej) wymiennika można dokonać za pomocą połączenia rozłącznego - tzw. połączenie półśrubowe mm lub za pomocą lutu twardego spoiwem o zawartości srebra > 45%. Płyta główna oraz płyta końcowa wymiennika, które charakteryzują się zwartą budową, pełnią funkcję separatora między stroną wodną, a gazową wymiennika. Płyta głó wna i płyta końcowa wymiennika charakteryzują się tym, że wewnątrz tych płyt znajdują się mikrokanały o przekroju prostokątnym i wymiarach wewnętrznych 1,34 x 1,0 mm, przy czym wymiary wewnętrzne prostokąta mogą być odmienne od wskazanych, przy jednoczesnym zachowaniu stosunku długości boków wynoszącym a/b=1,35 ± 0,2, gdzie a - oznacza długość, b - oznacza szerokość. Przez mikrokanały przepływa ekologiczny czynnik chłodniczy. Wymiana ciepła między stroną wodną, a stroną gazową wymiennika zachodzi poprzez ściankę mikrokanału znajdującego się w płycie głównej i płycie końcowej wymiennika. Poszczególne mikrokanały obmywane są przez medium robocze np. wodę lub roztwór glikolu propylenowego (solankę) płynącego między płytami - po stronie wodnej wymiennika, który w przypadku zastosowania wymiennika jako parownik dostarcza ciepło niezbędne do zmiany stanu skupienia czynnika chłodniczego z pary mokrej, na parę przegrzaną, a w przypadku zastosowania wymiennika jako skraplacza, odbiera ciepło od czynnika chłodniczego. W celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła w płycie głównej jak i w płycie końcowej znajdują się tzw. rowki wodne, którymi płynie medium robocze. W płycie głównej znajdują się cztery otwory, dwa otwory o średnicy DN 28 mm oraz dwa otwory o średnicy DN 22 mm. Otwory o średnicy DN 28 mm umożliwiają przepływ wody (solanki) po obu stronach płyty głównej i w przypadku rozbudowy wymiennika o kolejne płyty główne, umożliwiają przepływ wody (solanki) w celu odbioru lub dostarczania ciepła do kolejnych płyt wymiennika. Otwory o średnicy DN 22 mm w których znajduje się szczelina umożliwiają przepływ czynnika chłodniczego przez mikrokanały znajdujące się w płycie głównej, lub w przypadku rozbudowy wymiennika o kolejne płyty główne, umożliwiają przepływ czynnika chł odniczego do mikrokanałów znajdujących się w pozostałych płytach. Separacja strony gazowej od strony wodnej wymiennika realizowana jest za pomocą kołnierza znajdujących się wokół otworów gazowych w płycie głównej o średnicy DN 22 mm. Zasilenie mikrokanałów znajdujących się w płycie głównej odbywa się poprzez szczelinę znajdującą się w płycie głównej i płycie końcowej wymiennika. W celu ukierunkowanego przepływu czynnika chłodniczego szczelina jest w połowie zaślepiona. Równomierny przepływ czynnika chłodniczego do mikrokanalików jest realizowany poprzez wypusty znajdujące się w rozdzielaczu wewnątrz płyty głównej. Płyta końcowa zbudowana jest identycznie jak płyta główna. Jedyną różnicą w budowie jest zaślepienie otworów gazowych o średnicy DN 22 mm znajdujących się w płycie końcowej, co uniemożliwia dalszy przepływ czynnika chłodniczego. Ostatnim elementem konstrukcyjnym wymiennika jest płyta zamykająca. Wymiennik w zależności od projektowanych mocy urządzenia chłodniczego, a w rezultacie wymaganych przepływów po stronie wodnej i gazowej, może być dowolnie rozbudowywany przez zwiększanie liczby płyt głównych nawet do 100 sztuk.The microchannel plate heat exchanger consists of four basic elements: a front plate, an end plate, a main plate and a closing plate. The 1 mm thick front plate contains four connecting stubs enabling the connection of the primary and secondary sides of the exchanger to the water (brine) and gas systems. According to the invention, the primary side is the water (brine) system, while the secondary side is the gas system. Regardless of the function performed by the exchanger in the cooling system (condenser or evaporator), the water (brine) system should be connected to DN 28 mm diameter connection stubs (fig. 2), while the water (brine) side of the exchanger should be supplied by means of a DN 28 mm diameter connection stub located in the upper right corner of the front plate (fig. 2), and the water (brine) circuit of the heat receiver should be supplied by means of a DN 28 mm diameter connection stub located in the lower right corner of the front plate (fig. 2). Regardless of the function performed by the exchanger in the cooling system (condenser or evaporator), the exchanger operates in a counter-current heat exchange system. For this reason, the gas side (refrigerant) should be connected to DN 22 diameter connection stubs (Fig. 2), while the gas side (refrigerant) supply of the exchanger should be realized by means of a DN 22 mm diameter connection stub placed in the lower left corner of the front plate (Fig. 2), and the supply of the cooling system from the exchanger (receiver supply) should be realized by means of a DN 22 mm diameter connection stub placed in the upper left corner of the front plate (Fig. 2). The connection of the individual gas side stubs of the exchanger with the cooling circuit should be made by means of hard soldering with a filler metal with a silver content of > 45%. The connection of the water (brine) side of the exchanger can be made by means of a detachable connection - the so-called half-screw connection mm or by means of hard soldering with a filler metal with a silver content of > 45%. The main plate and the end plate of the exchanger, which are characterized by a compact structure, act as a separator between the water and gas side of the exchanger. The main plate and the end plate of the exchanger are characterized by the fact that inside these plates there are microchannels with a rectangular cross-section and internal dimensions of 1.34 x 1.0 mm, where the internal dimensions of the rectangle may be different from the indicated ones, while maintaining the ratio of the lengths of the sides of a/b=1.35 ± 0.2, where a - denotes length, b - denotes width. An ecological refrigerant flows through the microchannels. Heat exchange between the water side and the gas side of the exchanger takes place through the wall of the microchannel located in the main plate and the end plate of the exchanger. Individual microchannels are washed by the working medium, e.g. water or propylene glycol solution (brine) flowing between the plates - on the water side of the exchanger, which, in the case of using the exchanger as an evaporator, supplies the heat necessary to change the state of the refrigerant from wet steam to superheated steam, and in the case of using the exchanger as a condenser, receives heat from the refrigerant. In order to increase the heat exchange surface, the main plate and the end plate have so-called water grooves through which the working medium flows. The main plate has four holes, two holes with a diameter of DN 28 mm and two holes with a diameter of DN 22 mm. The holes with a diameter of DN 28 mm allow water (brine) to flow on both sides of the main plate and, in the case of expanding the exchanger with additional main plates, allow water (brine) to flow in order to receive or supply heat to the next exchanger plates. The DN 22 mm diameter holes with a gap allow the refrigerant to flow through the microchannels in the main plate, or in the case of expanding the exchanger with additional main plates, allow the refrigerant to flow into the microchannels in the remaining plates. The separation of the gas side from the water side of the exchanger is achieved by means of a flange around the DN 22 mm gas holes in the main plate. The microchannels in the main plate are supplied through a gap in the main plate and the end plate of the exchanger. In order to direct the flow of the refrigerant, the gap is half-sealed. The even flow of the refrigerant into the microchannels is achieved through the outlets in the distributor inside the main plate. The end plate is constructed identically to the main plate. The only difference in construction is the sealing of the DN 22 mm gas holes in the end plate, which prevents further flow of the refrigerant. The last structural element of the exchanger is the closing plate. Depending on the designed power of the cooling device and, as a result, the required flows on the water and gas sides, the exchanger can be freely expanded by increasing the number of main boards up to 100 pieces.

Mikrokanałowy wymiennik płytowy według niniejszego wynalazku dedykowany jest do pracy w układach chłodniczych zasilonych czynnikami palnymi lub lekko palnymi w tym ekologicznymi czynnikami chłodniczymi należącymi do grupy A3. Ekologiczne czynniki chłodnicze takie jak R290 - propan, czy R600a - izobutan są czynnikami palnymi należącymi do grupy czynników chłodniczych HC (węglowodory). Zastosowanie ekologicznych czynników chłodniczych w sprężarkowych urządzeniach chłodniczych ze względów bezpieczeństwa wymaga ograniczenia masy czynnika chłodniczego w układzie chłodniczym, co w przypadku nieszczelności układu chłodniczego i wycieku czynnika ogranicza prawdopodobieństwo wybuchu. W powszechnie stosowanych układach chłodniczych na 1 kW mocy urządzenia chłodniczego należy użyć 200 gram ekologicznego czynnika chłodniczego np. propanu.The microchannel plate heat exchanger according to the present invention is dedicated to work in refrigeration systems supplied with flammable or slightly flammable agents, including ecological refrigerants belonging to the A3 group. Ecological refrigerants such as R290 - propane or R600a - isobutane are flammable agents belonging to the HC (hydrocarbon) refrigerant group. The use of ecological refrigerants in compressor refrigeration devices requires, for safety reasons, a reduction in the mass of the refrigerant in the refrigeration system, which in the event of a leak in the refrigeration system and a leak of the agent reduces the probability of an explosion. In commonly used refrigeration systems, 200 grams of ecological refrigerant, e.g. propane, should be used per 1 kW of refrigeration device power.

Szczególnie korzystną cechą opracowanego mikrokanałowego płytowego wymiennika ciepła jest możliwość redukcji masy czynnika chłodniczego w zależności od konstrukcji układu chłodniczego nawet do wartości < 100 g na 1 kW mocy w przypadku urządzeń chłodniczych o mocy w przedziale 10-20 kW. W przypadku urządzeń chłodniczych o mocy > 20 kW w zależności od konstrukcji układu chłodniczego możliwa jest redukcja masy czynnika chłodniczego w układzie do wartości < 150 g na 1 kW mocy. Kolejną zaletą opracowanej konstrukcji mikrokanałowego wymiennika ciepła zastosowanego w układzie chłodniczym jako parownik jest uzyskanie bardzo dużego współczynnika mocy tj. średnio 1 kW mocy chłodniczej przy masie czynnika chłodniczego wynoszącej 10 g. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem kolejną zaletą jest średnia wartość współczynnika przenikania ciepła płyty wymiennika (dla analizowanych przypadków), która wyniosła 4000 W/m ²K, gdzie dla porównania zastosowanie konwencjonalnych wymienników ciepła umożliwiało uzyskanie maksymalnie ciepła o wartości 1000 W/m²K.A particularly advantageous feature of the developed microchannel plate heat exchanger is the possibility of reducing the mass of the refrigerant, depending on the design of the refrigeration system, even to a value of < 100 g per 1 kW of power in the case of refrigeration devices with a power in the range of 10-20 kW. In the case of refrigeration devices with a power of > 20 kW, depending on the design of the refrigeration system, it is possible to reduce the mass of the refrigerant in the system to a value of < 150 g per 1 kW of power. Another advantage of the developed design of the microchannel heat exchanger used in the refrigeration system as an evaporator is obtaining a very high power coefficient, i.e. an average of 1 kW of cooling power with a refrigerant mass of 10 g. According to the present invention, another advantage is the average value of the heat transfer coefficient of the exchanger plate (for the cases analyzed), which was 4000 W/m ² K, where, for comparison, the use of conventional heat exchangers allowed obtaining a maximum of heat of 1000 W/m ² K.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia kompletny mikrokanałowy wymiennik płytowy w widoku aksonometrycznym, fig. 2 przedstawia płytę czołową w widoku z przodu oraz z dwóch boków, fig. 3 przedstawia płytę główną w widoku z przodu i z boku, fig. 4 przedstawia płytę końcową w widoku z przodu, z dołu oraz z boku, fig. 5 przedstawia płytę zamykającą w widoku z przodu oraz z boku, fig. 6 przedstawia przekrój poprzeczny płyt tj. płyty głównej i płyty końcowej uwidaczniający mikrokanały, fig. 7 przedstawia przekrój poprzeczny płyty końcowej uwidaczniający mikrokanały, fig. 8 przedstawia część płyty końcowej z uwidocznieniem zaślepki, fig. 9 przedstawia część płyty końcowej z uwidocznieniem szczeliny zasilającej mikrokanały, fig. 10 przedstawia przekrój poprzeczny kompletnego mikrokanałowego wymiennika ciepła, fig. 11 przedstawia masę propanu w wymienniku w funkcji przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika, fig. 12 przedstawia zależność mocy wymiennika w funkcji przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika, fig. 13 przedstawia zależność gradientu temperatury czynnika chłodniczego w funkcji przepływu masowego czynnika chłodniczego, fig. 14 przedstawia zależność gradientu temperatury wody po stronie wtórnej wymiennika od przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika, fig. 15 przedstawia zmianę strumienia ciepła przepływającego przez płytę główną w funkcji przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika, fig. 16 przedstawia zmianę współczynnika przewodności płyty głównej w funkcji przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika, fig. 17 przedstawia zmianę prędkości przepływu czynnika chłodniczego w funkcji zmian przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika, fig. 18 przedstawia zależność zmian prędkości przepływu wody po stronie wtórnej wymiennika w funkcji przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika.The subject of the invention in the examples of embodiments is shown in the drawing, in which: fig. 1 shows a complete microchannel plate heat exchanger in an axonometric view, fig. 2 shows the front plate in a front view and from two sides, fig. 3 shows the main plate in a front and side view, fig. 4 shows the end plate in a front, bottom and side view, fig. 5 shows the closing plate in a front and side view, fig. 6 shows a cross-section of the plates, i.e. the main plate and the end plate, showing the microchannels, fig. 7 shows a cross-section of the end plate showing the microchannels, fig. 8 shows a part of the end plate with the plug visible, fig. 9 shows a part of the end plate with the microchannel supply gap visible, fig. 10 shows a cross-section of the complete microchannel heat exchanger, fig. 11 shows the mass of propane in the exchanger as a function of the mass flow of water on the secondary side of the exchanger, Fig. 12 shows the dependence of the exchanger power as a function of the mass flow of water on the secondary side of the exchanger, Fig. 13 shows the dependence of the refrigerant temperature gradient as a function of the mass flow of the refrigerant, Fig. 14 shows the dependence of the water temperature gradient on the secondary side of the exchanger on the mass flow of water on the secondary side of the exchanger, Fig. 15 shows the change in the heat flux flowing through the main plate as a function of the mass flow of water on the secondary side of the exchanger, Fig. 16 shows the change in the conductivity coefficient of the main plate as a function of the mass flow of water on the secondary side of the exchanger, Fig. 17 shows the change in the refrigerant flow rate as a function of changes in the mass flow of water on the secondary side of the exchanger, Fig. 18 shows the dependence of changes in the water flow rate on the secondary side of the exchanger as a function of the mass flow of water on the secondary side of the exchanger.

Przedmiot wynalazku przedstawiony w przykładach wykonania i na figurach nie jest w żaden sposób ograniczony do określonych w przykładzie wymiarów wykorzystywanych mikrokanalików, czy też standaryzowanych rozmiarów otworów DN 22 lub DN 28. Zgodnie z wynalazkiem istnieje możliwość zastosowania innych, dostępnych króćców przyłączeniowych, bądź wykonania inny ch rozmiarów otworów itp. z zachowaniem odpowiednich proporcji według wynalazku.The subject of the invention presented in the embodiment examples and in the figures is in no way limited to the dimensions of the microchannels used specified in the example, or the standardized sizes of the DN 22 or DN 28 holes. According to the invention, it is possible to use other available connecting stubs, or to make other sizes of holes, etc., while maintaining the appropriate proportions according to the invention.

Przykład 1Example 1

Mikrokanałowy wymiennik płytowy złożony jest z czterech, kolejno połączonych ze sobą płyt, a mianowicie z płyty czołowej 1, płyty głównej 2, płyty końcowej 3 oraz płyty zamykającej 4, przy czym płyty połączone są ze sobą za pomocą lutu twardego wykonanego spoiną o zawartości srebra > 45%, a dystans pomiędzy połączonymi ze sobą płytami 1-4 wynosi 1 mm. W płycie czołowej 1 rozmieszczone cztery króćce przyłączeniowe. Króciec przyłączeniowy 5 o średnicy wewnętrznej DN 22 mm zamocowany jest w lewym, górnym narożu płyty czołowej 1, natomiast króciec przyłączeniowy 6 o średnicy wewnętrznej DN 22 mm zamocowany jest w lewym, dolnym narożu płyty czołowej 1. Króciec przyłączeniowy 7 o średnicy wewnętrznej DN 28 mm zamocowany jest w prawym, górnym narożu płyty czołowej 1, natomiast króciec przyłączeniowy 8 o średnicy wewnętrznej DN 28 mm zamocowany jest w prawym, dolnym narożu płyty czołowej 1. Króćce przyłączeniowe 5 i 6 są zintegrowane z płytą główną 1 i umożliwiają podłączenie układu chłodniczego za pomocą lutu twardego z wykorzystaniem spoiwa o zawartości srebra > 45%, lub za pomocą połączenia rozłącznego - kształtka mosiężna z gwintem wewnętrznym. Króćce przyłączeniowe 7 i 8 są zintegrowane z płytą główną 1 i umożliwiają podłączenie układu wodnego za pomocą lutu twardego z wykorzystaniem spoiwa o zawartości srebra > 45%, lub za pomocą połączenia rozłącznego - kształtka mosiężna z gwintem wewnętrznym. W płycie głównej 2 wykonane są cztery otwory, które dopasowane są do rozmieszczania króćców przyłączeniowych zamocowanych do płyty czołowej 1. Pierwszy otwór 10 o średnicy wewnętrznej DN 22 mm wykonany jest w lewym, górnym narożu płyty głównej 2, natomiast drugi otwór 11 o średnicy wewnętrznej DN 22 mm wykonany jest w lewym, dolnym narożu płyty głównej 2. Trzeci otwór 12 o średnicy wewnętrznej DN 28 mm wykonany jest w prawym, górnym narożu płyty głównej 2, zaś czwarty otwór 13 o średnicy wewnętrznej DN 28 mm wykonany jest w prawym, dolnym narożu płyty głównej 2. W płycie końcowej 3 wykonane są identyczne cztery otwory 10-13 o takim samym rozmieszczeniu jak w płycie głównej 2. Wokół otworów 10 i 11 o średnicy DN 22 mm zarówno w płycie głównej 2 jak i w płycie końcowej 3 zamocowane są kołnierze 9. Wewnątrz płyty głównej 2 i płyty końcowej 3 wykonane są mikrokanaliki 14 o przekroju poprzecznym w kształcie prostokąta i wymiarach wewnętrznych 1,34 x 1,0 mm, które są ze sobą połączone za pomocą rozdzielacza 20, zaś pomiędzy mikrokanał 14 na zewnętrznej powierzchni płyty głównej 2 i płyty końcowej 3 naprzemiennie wykonane są rowki wodne 15. Wewnątrz trzeciego otworu 10 i czwartego otworu 11 zarówno w płycie głównej 2 jak i w płycie końcowej 3 wykonana jest szczelina 16, do wysokości równej połowie otworu, przez którą zasilane są czynnikiem chłodniczym mikrokanały 14. Do płyty głównej 2 i płyty końcowej 3 zamocowany jest obwodowo kołnierz dystansujący 17. Wewnątrz płyty głównej 2 i wewnątrz płyty końcowej 3 w rozdzielaczu 20 wykonane są wypusty 18, które ukierunkowują przepływ czynnika chłodniczego. Pierwszy otwór 10 i drugi otwór 11 w płycie końcowej 3 są całkowicie zaślepione zaślepką 19, która uniemożliwia dalszy przepływ czynnika chłodniczego między płytę końcową 3, a płytę zamykającą 4.The microchannel plate heat exchanger consists of four successively connected plates, namely the front plate 1, the main plate 2, the end plate 3 and the closing plate 4, wherein the plates are connected to each other by means of hard solder made with a weld with a silver content of > 45%, and the distance between the connected plates 1-4 is 1 mm. Four connecting stubs are arranged in the front plate 1. Connecting pipe 5 with an internal diameter of DN 22 mm is mounted in the upper left corner of front plate 1, while connecting pipe 6 with an internal diameter of DN 22 mm is mounted in the lower left corner of front plate 1. Connecting pipe 7 with an internal diameter of DN 28 mm is mounted in the upper right corner of front plate 1, while connecting pipe 8 with an internal diameter of DN 28 mm is mounted in the lower right corner of front plate 1. Connecting pipes 5 and 6 are integrated with main plate 1 and enable connection of the refrigeration system by means of hard solder using a filler metal with a silver content of > 45%, or by means of a detachable connection - brass fitting with internal thread. The connecting pipes 7 and 8 are integrated with the main board 1 and enable the water system to be connected by means of hard soldering using a filler metal with a silver content of > 45%, or by means of a detachable connection - a brass fitting with internal thread. The main plate 2 has four holes, which are adapted to the arrangement of the connecting stubs attached to the front plate 1. The first hole 10 with an internal diameter of DN 22 mm is made in the upper left corner of the main plate 2, while the second hole 11 with an internal diameter of DN 22 mm is made in the lower left corner of the main plate 2. The third hole 12 with an internal diameter of DN 28 mm is made in the upper right corner of the main plate 2, while the fourth hole 13 with an internal diameter of DN 28 mm is made in the lower right corner of the main plate 2. The end plate 3 has four identical holes 10-13 with the same arrangement as in the main plate 2. Flanges 9 are attached around holes 10 and 11 with a diameter of DN 22 mm in both the main plate 2 and the end plate 3. Microchannels are made inside the main plate 2 and the end plate 3 14 with a rectangular cross-section and internal dimensions of 1.34 x 1.0 mm, which are connected to each other by means of a distributor 20, and between the microchannel 14 on the outer surface of the main plate 2 and the end plate 3 there are alternating water grooves 15. Inside the third opening 10 and the fourth opening 11 in both the main plate 2 and the end plate 3 there is a gap 16, to a height equal to half the opening, through which the microchannels 14 are supplied with refrigerant. A spacer collar 17 is attached circumferentially to the main plate 2 and the end plate 3. Inside the main plate 2 and inside the end plate 3 in the distributor 20 there are projections 18, which direct the flow of the refrigerant. The first opening 10 and the second opening 11 in the end plate 3 are completely plugged with a plug 19, which prevents further flow of refrigerant between the end plate 3 and the closing plate 4.

P rzy kła d 2Example 2

Mikrokanałowy wymiennik ciepła posiada analogiczną budowę jak w przykładzie wykonania 1, przy czym w zależności od projektowanych mocy urządzenia chłodniczego, a w rezultacie wymaganych przepływów po stronie wodnej i gazowej, wymiennik może zawierać większą liczbę połączonych ze sobą płyt głównych 2, nawet do 100 sztuk w jednym wymienniku ciepła.The microchannel heat exchanger has a structure similar to that in embodiment 1, whereby, depending on the designed power of the cooling device and, as a result, the required flows on the water and gas sides, the exchanger may contain a larger number of interconnected main plates 2, even up to 100 pieces in one heat exchanger.

P rzy kła d 3Example 3

Badania symulacyjne wykonano z wykorzystaniem oprogramowania Solid Works i biblioteki Flow Simulations. W oprogramowaniu Solid Works został opracowany model wymiennika a następnie z przy pomocy biblioteki Flow Simulations dokonano badań symulacyjnych przy stałym przepływie masowym propanu R290 jako czynnika chłodniczego zasilającego stronę pierwotną wymiennika i różnych przepływach masowych wody zasilającego stronę wtórną wymiennika. Celem prowadzonychSimulation studies were performed using Solid Works software and the Flow Simulations library. A model of the exchanger was developed in Solid Works software and then simulation studies were performed using the Flow Simulations library at a constant mass flow of propane R290 as a refrigerant feeding the primary side of the exchanger and different mass flows of water feeding the secondary side of the exchanger. The aim of the conducted studies was to

PL 245845 Β1 badań weryfikacyjnych była analiza wpływu przepływu masowego wody po stronie wtórnej wymiennika na uzyskaną moc przy zasileniu strony pierwotnej wymiennika 50 g propanu - R290. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że 1 kW mocy można uzyskać zasilając wymiennik 10 g propanu R290.PL 245845 Β1 verification tests were carried out to analyze the effect of the mass flow of water on the secondary side of the exchanger on the power obtained when feeding the primary side of the exchanger with 50 g of propane - R290. Based on the obtained results, it can be concluded that 1 kW of power can be obtained by feeding the exchanger with 10 g of propane R290.

Przepływ wody [kg/s] Water flow [kg/s] 0,16 0.16 0,25 0.25 0,33 0.33 0,41 0.41 0,5 0.5 0,58 0.58 0,66 0.66 0,75 0.75 0,83 0.83 Masa propanu [kg] Propane mass [kg] 0,050 0.050 0,050 0.050 0,050 0.050 0,050 0.050 0,050 0.050 0,050 0.050 0,050 0.050 0,050 0.050 0,050 0.050 Prędkość przepływu wody [m/s] Water flow velocity [m/s] 0,344 0.344 0,521 0.521 0,708 0.708 0,908 0.908 1,134 1,134 1,379 1,379 1,576 1,576 1,766 1,766 1,968 1,968 Współczynnik pizewodności cieplnej płyty głównej [W/m^A2 K] Thermal conductivity coefficient of the main board [W/m ^A 2 K] 1873,3 1873.3 2206,0 2206.0 2467,9 2467.9 2694,9 2694.9 3017,3 3017.3 3386,6 3386.6 3714,8 3714.8 4052,7 4052.7 4414,3 4414.3 Strumień ciepła płyta główna [W/m²] Heat flux of the main board [W/m ² ] 261,08 261.08 283,22 283.22 293,12 293.12 296,78 296.78 295,33 295.33 295,03 295.03 292,70 292.70 281,37 281.37 280,66 280.66 Prędkość przepływu czynnika chłodniczego [m/s] Refrigerant flow rate [m/s] 2,1034 2.1034 2,1031 2.1031 2,1069 2.1069 2,1054 2.1054 2,1067 2.1067 2,1096 2.1096 2,1099 2.1099 2,1093 2.1093 2,1111 2,1111 Gradient temperatury wody [°C] Water temperature gradient [°C] 2,3721 2.3721 1,7629 1.7629 1,4323 1.4323 1,2830 1.2830 1,1619 1.1619 1,0552 1.0552 0,9933 0.9933 0,9272 0.9272 0,8367 0.8367 Gradient temperatury czynnika chłodniczego [^eC] Coolant temperature gradient [ ^e C] 2,1134 2.1134 2,299 2,299 2,4166 2.4166 2,5207 2.5207 2,6670 2.6670 2,8012 2.8012 2,8994 2.8994 2,9887 2.9887 3,0800 3.0800 Moc wymiennika [W] Exchanger power [W] 3020,18 3020.18 3325,21 3325.21 3527,42 3527.42 3732,99 3732.99 3973,03 3973.03 4184,98 4184.98 4341,36 4341.36 4488,49 4488.49 4634,12 4634.12

Wnioski:Conclusions:

Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że w zależności od przepływu masowego wody, moc wymiennika zmienia się w granicach 3,0 kW- 4,6 kW, przy zmianie średniej wartości współczynnika przewodności cieplnej płyty głównej 1,8-4,4 [kW/m²-K], Dla analizowanych warunków pracy maksymalna moc wymiennika wynosi 4,6 kW, którą uzyskano przy zasileniu wymiennika 50 gramami propanu R290.Based on the obtained results, it can be stated that, depending on the mass flow of water, the exchanger power varies within the range of 3.0 kW-4.6 kW, with a change in the average value of the thermal conductivity coefficient of the main plate of 1.8-4.4 [kW/ ^m2 -K]. For the analyzed operating conditions, the maximum exchanger power is 4.6 kW, which was obtained when the exchanger was supplied with 50 grams of propane R290.

Claims

1. A micro channel plate heat exchanger comprising a front plate, an end plate and at least one plate comprising microchannels, characterised in that it comprises successively connected to each other: a front plate (1), at least one main plate (2) constituting a microchannel plate, an end plate (3) constituting a microchannel plate and a closing plate (4), wherein in the upper part of the front plate (1) two connecting stubs are fastened, and the next two connecting stubs are fastened in the lower part of the front plate (1), while in the upper part of the main plate (2) two openings are made, and the next two openings are made in the lower part of the main plate (2), and in the upper part of the end plate (3) two openings are made, and the next two openings are made in the lower part of the end plate (3), wherein flanges (9) are fastened around at least two openings in the main plate (2) and in the end plate (3), and a plug (19) is fastened in at least two openings in the end plate (3), while inside the main plate (2) and the end plate (3) there are alternating micro-channels (14) and water grooves (15), and the micro-channels (14) are connected to the slot (16) by means of projections (18) made in the distributor (20), wherein the slots (16) are made in at least two holes in the main plate (2) and in the end plate (3), and spacer collars (17) are attached circumferentially to the main plate (2) and the end plate (3).

2. The exchanger according to claim 1, characterized in that it contains no more than 100 main plates (2).

3. An exchanger according to claim 1, characterized in that a connecting pipe (5) is mounted in the left, upper corner of the front plate (1).

4. An exchanger according to claim 1, characterized in that a connecting pipe (6) is mounted in the left, lower corner of the front plate (1).

5. An exchanger according to claim 1, characterized in that a connecting pipe (7) is mounted in the right, upper corner of the front plate (1).

6. An exchanger according to claim 1, characterized in that a connecting pipe (8) is mounted in the right, lower corner of the front plate (1).

7. The exchanger according to claim 1, characterized in that a first opening (10) is made in the left, upper corner of the main plate (2).

8. The exchanger according to claim 1, characterized in that a second opening (11) is made in the left, lower corner of the main plate (2).

9. The exchanger according to claim 1, characterized in that a third opening (12) is made in the right, upper corner of the main plate (2).

10. The exchanger according to claim 1, characterized in that a fourth opening (13) is made in the right, lower corner of the main plate (2).

11. An exchanger according to claim 1, characterized in that a first opening (10) is made in the left, upper corner of the end plate (3).

12. An exchanger according to claim 1, characterized in that a second opening (11) is made in the left, lower corner of the end plate (3).

13. An exchanger according to claim 1, characterized in that a third opening (12) is made in the right, upper corner of the end plate (3).

14. An exchanger according to claim 1, characterized in that a fourth opening (13) is made in the right lower corner of the end plate (3).

15. An exchanger according to claim 1, characterized in that the flanges (9) are mounted around the openings (10) and (11) in the main plate (2) and in the end plate (3).

16. An exchanger according to claim 1, characterized in that the holes in the main plate (2) and in the end plate (3) are adapted to the arrangement of the connection stubs in the front plate (1).

17. An exchanger according to claim 1, characterized in that the slot (16) is made inside the first opening (10) and the second opening (11) in the main plate (2) and in the end plate (3).

18. The exchanger according to claim 1, characterized in that the slot (16) is made to a height equal to half of the opening.

19. An exchanger according to claim 1, characterized in that the plug (19) in the end plate (3) is mounted in the first opening (10) and the second opening (11).

20. The exchanger according to claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of the microchannels (14) is a rectangle.

21. The exchanger according to claim 1, characterized in that the ratio of the lengths of the inner sides of the rectangle is a/b=1.35 ± 0.2.

22. The exchanger according to claim 1, characterized in that the rectangle has internal dimensions of 1.34 x 1.0 mm.

23. An exchanger according to claim 1, characterized in that the plates (1-4) are connected to each other by means of hard solder made with a weld with a silver content of > 45%.

24. The exchanger according to claim 1, characterized in that the distance between the connected plates (1-4) is 1 mm.