BE1016887A3

BE1016887A3 - Verbeterde langsstroom warmtewisselaar.

Info

Publication number: BE1016887A3
Application number: BE2005/0595A
Authority: BE
Inventors: Guido Jan Bal; Peter Jozef Heirman
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-09-04

Abstract

Verbeterde langsstroom warmtewisselaar die is voorzien van een mantel die een ingesloten ruimte (3) begrenst met een inlaatopening (5) en een uitlaatopening (6), welke ruimte (3) geheel of gedeeltelijk dient doet als doorstroomkanaal (18) voor een eerste fluïdum en van twee of meer warmtewisselelementen die in de voornoemde ruimte (3) zijn aangebracht en die zijn uitgevoerd in de vorm van naast elkaar opgestelde holle profielen (10, 10A, 10B) die elk een inwendig kanaal (11) definïeren dat een doorgang vormt voor een tweede fluïdum, daardoor gekenmerkt dat op de buitenzijden van de voornoemde profielen (10) longitudinaal gerichte ribben (13A, 13B, 25, 26) zijn voorzien zodanig dat ribben (13A, 13B, 26) van aangrenzende profielen (10, 10A, 10B) in elkaar grijpen, waardoor, tussen de respectievelijke ribben (13A, 13B, 26) nauwe doorgangen worden gevormd die elk nagenoeg eenzelfde hydraulische diameter (dn) vertonen.

Description

Verbeterde langsstroom warmtewisselaar.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een verbeterde langsstroom warmtewisselaar.

Meer speciaal heeft de huidige uitvinding betrekking op een langsstroom warmtewisselaar die is voorzien van een mantel die een ingesloten ruimte begrenst met een inlaatopening en een uitlaatopening voor een eerste fluïdum en van twee of meer warmtewisselelementen die in de voornoemde mantel zijn aangebracht en die zijn uitgevoerd in de vorm van naast elkaar opgestelde holle profielen die elk een inwendig kanaal definiëren dat een doorgang vormt voor een tweede fluïdum.

Met "langsstroom" wordt hier bedoeld dat de stromingsrichting van de warmtewisselende media evenwijdig of nagenoeg evenwijdig is aan elkaar.

Hieronder dienen bijgevolg, zowel warmtewisselaars met een gelijke stromingszin van de fluïda of zogenaamde gelijkstroomwarmtewisselaars te worden verstaan, als warmtewisselaars waarbij de stromingszin van de fluïda tegengesteld is of zogenaamde tegenstroom-warmtewisselaars.

De werking van zulke bekende warmtewisselaars is welbekend, waarbij, langsheen de voornoemde toevoer- en uitlaatopening en doorheen de voornoemde mantel en langs de voornoemde profielen, een eerste fluïdum stroomt, terwijl doorheen de kanalen in de profielen een tweede fluïdum stroomt, één en ander zodanig dat een warmteoverdracht tussen het eerste en het tweede fluïdum plaatsvindt.

Het is bekend dat, teneinde de warmteoverdracht tussen beide fluïda te verbeteren, op de respectievelijke binnenwanden van de voornoemde warmtewisselelementen koelribben worden voorzien in de kanalen.

Aangezien hierdoor het doorstroomoppervlak van de voornoemde kanalen beperkt is, zal, bijvoorbeeld wanneer een te koelen gas doorheen deze kanalen wordt gestuurd, de gassnelheid doorheen elk van deze respectievelijke kanalen relatief hoog zijn.

Dit heeft als nadeel dat, om toch een voldoende capaciteit van de warmtewisselaar te verkrijgen, een relatief groot aantal van zulke profielen dient te worden voorzien, teneinde de globale gassnelheid op een aanvaardbaar peil te houden, waardoor de kostprijs van zulke warmtewisselaars toeneemt en de assemblage ervan meer tijd in beslag neemt.

Nog een nadeel van zulke bekende warmtewisselaars is dat, bijvoorbeeld wanneer langsheen de voornoemde profielen water doorheen de mantel wordt gestuurd, de stroomsnelheid van dit water meestal erg laag is, waardoor problemen optreden met kalkaanslag of dergelij ke.

Teneinde de warmteoverdracht enigszins te verbeteren en een zekere vorm van tegenstroom te verkrijgen, worden bij de bekende langsstroom warmtewisselaars vaak bijkomend nog omkeerplaten in de warmtewisselaar aangebracht die het fluïdum verplichten als het ware een zigzag beweging te laten uitvoeren, waardoor de constructie van de warmtewisselaar nog complexer wordt en de assemblage ervan meer tijd in beslag neemt.

Een bijkomend nadeel van warmtewisselaars met zulke omkeerplaten is dat zij leiden tot een drukval en de aanwezigheid van "dode zones" waar de stromingssnelheid van het fluidum nagenoeg gelijk is aan nul en waar neerslag van gesuspendeerde deeltjes zoals zand, kalk en dergelijke kan plaatsvinden wat een nadelige invloed heeft op de warmtewisseling.

Uit het GB 637.235 bijvoorbeeld is het eveneens bekend op de buitenwanden van de voornoemde profielen ribben te voorzien, één en ander zodanig dat de ribben van naast elkaar geplaatste warmtewisselelementen uitwendige doorstroomkanalen vormen met een nagenoeg zeshoekige dwarsdoorsnede, waardoor een zogenaamde honinggraat-structuur wordt verkregen rondom elk van de voornoemde inwendige kanalen.

Een groot nadeel van zulke bekende warmtewisselaars is dat, bijvoorbeeld wanneer zij worden aangebracht in een cilindrische mantel, geen volledige vulling van deze mantel mogelijk is en onregelmatige doorstroomoppervlakken worden verkregen rondom elk van de voornoemde warmtewisselelementen, waardoor "lekstromen" ontstaan tussen de zeshoekige kanalen en de mantel die niet deelnemen aan de warmteoverdracht tussen de fluïda.

Daarenboven is de toename van het warmtewisselend oppervlak aan de buitenzijde van de respectievelijke profielen nog steeds beperkt.

Tenslotte kent men nog kruisstroom warmtewisselaars waarbij de stromingsrichtingen van de warmtewisselende fluïda elkaar kruisen, welke warmtewisselaars een slechtere efficiëntie vertonen en bijgevolg groter moeten worden uitgevoerd om eenzelfde warmtewisseling te kunnen realiseren als bekende langsstroom warmtewisselaars die in tegenstroom geplaatst zijn.

De huidige uitvinding heeft als doel een oplossing te bieden voor één of meer van de voornoemde en andere nadelen.

Hiertoe betreft de huidige uitvinding een verbeterde langsstroom warmtewisselaar die is voorzien van een mantel die een ingesloten ruimte begrenst met een inlaatopening en een uitlaatopening, welke ruimte geheel of gedeeltelijk dienst doet als doorstroomkanaal voor een eerste fluïdum en van twee of meer warmtewisselelementen die in de voornoemde ruimte zijn aangebracht en die zijn uitgevoerd in de vorm van naast elkaar opgestelde holle profielen die elk een inwendig kanaal definiëren dat een doorgang vormt voor een tweede fluïdum, waarbij op de buitenzijden van de voornoemde profielen longitudinaal gerichte ribben zijn voorzien zodanig dat ribben van aangrenzende profielen in elkaar grijpen, waardoor, tussen de respectievelijke ribben, nauwe doorgangen worden gevormd die elk nagenoeg eenzelfde hydraulische diameter vertonen.

De hydraulische diameter is een bekende grootheid die als volgt wordt gedefiniëerd dh = (4 A) / P, waarbij in dit geval : dh = de hydraulische diameter van een respectievelijke doorgang, uitgedrukt in meter; A = het doorstroomoppervlak van een respectievelijke doorgang, uitgedrukt in vierkante meter; en P = de omtrek van een respectievelijke doorgang, uitgedrukt in meter.

Aangezien bij een verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens de uitvinding de hydraulische diameter van elk van de respectievelijke nauwe doorgangen nagenoeg gelijk is, kan een zeer gelijkmatige verdeling van de fluïda worden verwezenlijkt, in tegenstelling tot de bekende warmtewisselaars bijvoorbeeld zoals beschreven in het GB 637.235.

Dit heeft als voordeel dat de vorming van lekstromen in de warmtewisselaar wordt tegengegaan waardoor het rendement van de warmtewisselaar aanzienlijk verbetert ten opzichte van de klassieke warmtewisselaars.

Nog een voordeel van een verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens de uitvinding is dat, aangezien de voornoemde ribben op de buitenwanden van de profielen in elkaar grijpen, het mogelijk is deze profielen zeer nauw te laten aansluiten op elkaar, waardoor een groot warmtewisselend oppervlak wordt verkregen zonder dat hierdoor het totale volume van de warmtewisselaar toeneemt.

Nog een voordeel van zulke verbeterde warmtewisselaar is dat de vorm van de profielen toelaat om het voornoemde doorstroomkanaal doorheen de mantel voor het eerste fluïdum nagenoeg volledig op te vullen met profielen, waardoor met een relatief kleine warmtewisselaar een groot warmtewisselend oppervlak kan worden verwezenlijkt en bijgevolg een hoog rendement kan worden gerealiseerd, zonder dat hierbij een grote drukval wordt gecreëerd zoals bijvoorbeeld bij het gebruik van omkeerplaten.

Nog een bijkomend voordeel van een verbeterde warmtewisselaar volgens de uitvinding is dat deze toelaat om in tegenstroom te worden toegepast, dit in tegenstelling tot klassieke kruisstroom warmtewisselaars.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een verbeterde langsstroom warmtewisselaar worden de voornoemde profielen gevormd door extrusies.

Dit heeft als voordeel dat zulke verbeterde warmtewisselaar volgens de uitvinding op zeer eenvoudige, snelle en goedkope wijze kan worden vervaardigd, zonder gebruik te moeten maken van omslachtige en dure verbindingstechnieken zoals lassen, brazeren of dergelij ke.

Met het inzicht de kenmerken van de huidige uitvinding beter aan tonen, zijn hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens de uitvinding weergegeven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 een schematische dwarsdoorsnede van een verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 is aangeduid door pijl F2; figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens lijn III-III in figuur 1; figuur 4 een variante weergeeft van een warmtewisselaar volgens figuur 1; figuur 5 een doorsnede weergeeft volgens lijn V-V in figuur 4; de figuren 6 tot 11 varianten weergeven volgens de figuren 1 en 2; figuur 12 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 10 is aangeduid door pijl F12; figuur 13 nog een variante weergeeft van een verbeterde warmtewisselaar volgens figuur 3; figuur 14 nog een andere uitvoeringsvorm van een verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens figuur 1 weergeeft.

In de figuren 1 tot 3 is een verbeterde langsstroom warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding weergegeven die in hoofdzaak bestaat uit een, in dit geval, cilindrische mantel 2 die een ruimte 3 omsluit die aan weerszijden is afgesloten door middel van een eindwand 4.

In elk van de voornoemde eindwanden 4 is een opening voorzien die respectievelijk een inlaatopening 5 of een uitlaatopening 6 vormt voor de voornoemde ruimte 3.

Nabij elk van de voornoemde eindwanden 4 is in de voornoemde mantel 2 tevens een plaat 7 aangebracht waarin een grote, centrale doorvoeropening 8 is voorzien die door middel van een buis verbonden is met de voornoemde inlaatopening 5 of met de uitlaatopening 6.

Tevens zijn in de voornoemde platen 7 een aantal kleinere openingen 9 voorzien die rond de voornoemde opening 8 zijn aangebracht met vaste tussenafstanden en die zich, in dit geval, allemaal op een gelijke afstand bevinden ten opzichte van de voornoemde opening 8.

Tussen de voornoemde platen 7 zijn warmtewisselelementen in de vorm van geëxtrudeerde, holle profielen 10 aangebracht die volgens, of nagenoeg volgens, de lengterichting van de mantel 2 gericht zijn en die een inwendig kanaal 11 definiëren dat aan zijn beide uiteinden uitgeeft op een opening 9 van een respectievelijke plaat 7, één en ander zodanig dat ringvormige ruimten 12 tussen de platen 7 en de eindwanden 4, welke ruimten 12 respectievelijk een inlaatcollector en een uitlaatcollector vormen, doorheen de inwendige kanalen 11 met elkaar in verbinding worden gesteld.

De voornoemde profielen 10 vertonen in dit geval een hoofdzakelijk ronde dwarsdoorsnede en zijn op hun buitenwand voorzien van uitstekende longitudinaal gerichte ribben 13.

In dit geval is het voornoemde profiel 10 voorzien van twee sets van evenwijdige ribben 13, respectievelijk een eerste set evenwijdige ribben 13A die zich aan één zijde van het profiel 10 uitstrekken, en een tweede set evenwijdige ribben 13B die zich aan de daar tegenover gelegen zijde uitstrekken en die, in het weergegeven voorbeeld van een cilindrische mantel 2, een hoek A insluiten met de eerste set ribben 13A van minder dan 180° en die meer speciaal hoofdzakelijk tangentiaal zijn gericht ten opzichte van de mantel 2.

De voornoemde ribben 13A en 13B strekken zich, zoals weergegeven in figuur 3, slechts over een gedeelte van de profielen 10 uit, meer speciaal zodanig dat nabij het vrije uiteinde van deze profielen 10 gedeelten Y worden gevormd die vrij zijn van ribben.

In de mantel 2 is eveneens een tweede inlaatopening 14 en een tweede uitlaatopening 15 voorzien, die in verbinding staan met de respectievelijke ruimten 12 tussen de platen 7 en de eindwanden 4.

In de ruimte 3 die wordt omsloten door de mantel 2, is in dit geval centraal een geluidsdemper 16 voorzien die wordt gevormd door een cilindrische mantel 17 uit geluidsisolerend materiaal, welke mantel 17 volgens de lengterichting van de mantel 2 en concentrisch hiermee geplaatst is en die aan zijn naar de inlaatopening 5 gericht uiteinde open is en aan zijn naar de uitlaatopening 6 gericht uiteinde afgesloten is.

In dit geval zijn al de voornoemde profielen 10 aangebracht in een doorstroomkanaal 18 dat begrensd wordt door een buitenmantel gevormd door de mantel 2 en een binnenmantel gevormd door de mantel 17 van de geluidsdemper 16 en dat een doorstroomkanaal vormt voor een eerste fluïdum, één en ander zodanig dat, in gemonteerde toestand van de verbeterde warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding, de voornoemde profielen 10 zodanig in de voornoemde ruimte 3 zijn aangebracht dat elke set ribben 13A van een eerste profiel 10 ingrijpt in een tweede set ribben 13B van een aangrenzend, tweede profiel 10.

De afmetingen van de voornoemde ribben 13 zijn bij voorkeur zodanig gekozen dat tussen de in elkaar ingrijpende ribben 13A en 13B van naast elkaar gelegen profielen 10 nauwe doorgangen worden gevormd.

Door de specifieke vormgeving van de profielen 10 kan het voornoemde doorstroomkanaal 18 volgens de uitvinding nagenoeg volledig worden opgevuld door profielen 10, met uitzondering van de ruimte die wordt ingenomen door de nauwe doorgangen.

Volgens de uitvinding is de vormgeving van de voornoemde profielen 10 zodanig dat de voornoemde nauwe doorgangen elk nagenoeg eenzelfde hydraulische diameter dh vertonen.

De werking van een verbeterde warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt.

Een eerste fluïdum, bijvoorbeeld een te koelen gas, wordt via de voornoemde centrale inlaatopening 5 in de eindwand 4 en doorheen een eerste opening 8 in een plaat 7 in de ruimte 3 gevoerd, zoals aangeduid met pijl B, waarna dit fluïdum langsheen de ribvrije gedeelten Y van de profielen 10 in het cilindrisch doorstroomkanaal 18 rond de geluidsdemper 16 terechtkomt, zoals aangeduid door pijl C en doorheen de nauwe doorstroomkanaaltjes tussen de ribben 13A en 13B naar de uitlaatopening 6 stroomt waarlangs het wordt afgenomen, zoals weergegeven door pijl D.

Zoals aangegeven door pijl E, wordt via de tweede inlaatopening 14 een tweede fluïdum aangevoerd, bijvoorbeeld in de vorm van een koelvloeistof zoals water of dergelijke, dat in een eerste ruimte 12 of de inlaatcollector stroomt, waarna dit tweede fluïdum via de openingen 9 en doorheen de kanalen 11 in de profielen 10 in de tweede ruimte 12 of de uitlaatcollector terechtkomt en via de uitlaatopening 15 wordt afgevoerd volgens de zin van pijl F.

Op deze wijze stromen de respectievelijke fluïda in tegenstroom, doch, het is duidelijk dat een warmtewisselaar volgens de uitvinding tevens toelaat om in gelijkstroom te worden toegepast.

Het is eveneens duidelijk dat de voornoemde tweede inlaatopening 14 en uitlaatopening 15 kunnen zijn aangesloten op een gesloten koelcircuit.

Door de aanwezigheid van het water in de profielen 10, kan het gas, via de ribben 13, zijn warmte afgeven aan dit water dat in de kanalen 11 stroomt.

Aangezien de voornoemde nauwe doorgangen tussen de respectievelijke profielen 10 elk nagenoeg eenzelfde hydraulische diameter dh vertonen, wordt het ontstaan van lekstromen in de warmtewisselaar 1 tegengegaan aangezien het gas zeer gelijkmatig wordt verdeeld rondom de respectievelijke profielen 10.

Door de aanwezigheid van de voornoemde geluidsdemper 16 centraal in de voornoemde ruimte 3, kan geluidsoverlast ten gevolge van resonantieverschijnselen van de binnentredende gasstroom worden beperkt.

In de figuren 4 en 5 is een variante weergegeven van een verbeterde langsstroom warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding, die is uitgevoerd als een zogenaamde "dubbele pas warmtewisselaar", waarbij met andere woorden de fluïda in twee passen, namelijk heen en weer, doorheen de warmtewisselaar stromen en waarbij slechts in één van de eindwanden 4 een opening is voorzien die in dit geval de inlaatopening 5 voor het eerste fluïdum vormt, terwijl de uitlaatopening 6 voor het eerste fluïdum bovenaan in de mantel 2 van de warmtewisselaar is aangebracht, in de nabijheid van het uiteinde met de voornoemde inlaatopening 5.

Tevens strekt zich in de cilindrische ruimte 18 tussen de mantel 2 en de geluidsdemper 16 en tussen de voornoemde platen 7, een buis 19 uit, volgens de lengterichting van de warmtewisselaar 1, welke buis aansluit tegen een plaat 7, aan de zijde van de inlaatopening 5, terwijl zij aan de andere zijde van de warmtewisselaar 1 los is van de andere plaat 7.

In de platen 7 zijn in dit geval twee reeksen openingen 9 voorzien, respectievelijk een eerste reeks openingen 9A, die zich met vaste tussenafstanden ten opzichte van elkaar rondom de lengteas X-X' van de warmtewisselaar 1 uitstrekken en zich allemaal op een vaste afstand ten opzichte van deze as X-X' bevinden en een tweede reeks openingen 9B die zich eveneens met vaste tussenafstanden rondom de voornoemde as X-X' uitstrekken, doch die dichter bij deze as X-X' gelegen zijn dan de eerste reeks openingen 9A.

De eerste reeks openingen 9A in de respectievelijke platen 7 zijn in dit geval met elkaar verbonden door middel van een eerste set profielen 10A, terwijl de tweede reeks openingen 9B in de respectievelijke platen 7 met elkaar in verbinding staan door middel van een tweede set van profielen 10B.

In de ruimte 12 tussen de eindwand 4 met de inlaatopening 5 en de plaat 7, is bijkomend een cilindrische scheidingswand 20 voorzien, die in dit geval concentrisch geplaatst is met de voornoemde inlaatopening 5, één en ander zodanig dat de eerste reeks openingen 9A buiten deze scheidingswand 20 gelegen zijn en uitgeven op een eerste ringvormige ruimte 21 die in dit geval de inlaatcollector voor het tweede fluïdum vormt, terwijl de tweede reeks openingen 9B zich binnen deze scheidingswand 20 bevinden en uitgeven op een tweede ringvormige ruimte 22 die gescheiden is van de voornoemde eerste ringvormige ruimte 21 en die een uitlaatcollector vormt voor het tweede fluïdum.

De voornoemde tweede inlaatopening 14 voor het tweede fluïdum is in dit geval aangebracht in de mantel 2, één en ander zodanig dat zij uitgeeft op de voornoemde eerste ringvormige ruimte 21 of de inlaatcollector, terwijl de tweede uitlaatopening 15 voor het tweede fluïdum is aangebracht in een eindwand 4 en uitgeeft op de tweede ringvormige ruimte 22 of de uitlaatcollector.

De werking van zulke uitvoeringsvorm van een verbeterde warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding is nagenoeg analoog aan die van de vorige uitvoeringsvorm, waarbij ook in dit geval een eerste fluïdum, zoals een te koelen gas, doorheen de inlaatopening 5 wordt aangevoerd, dat zich vervolgens langsheen de ribvrije gedeelten Y van de tweede reeks profielen 10B in de cilindrische ruimte 18 tussen de geluidsdemper 16 en de buis 19 begeeft en langsheen de ribben 13 van deze tweede reeks profielen 10B stroomt.

Vervolgens begeeft het gas zich tussen de buis 19 en de mantel 2, waarna het tussen de ribben 13 van de eerste reeks profielen 10A naar de uitlaatopening 6 stroomt, waar het kan worden afgenomen om bijvoorbeeld te worden toegepast in een persluchtnetwerk.

Langs de tweede inlaatopening 14 wordt een tweede fluïdum, zoals bijvoorbeeld water gestuurd, dat in de eerste ringvormige ruimte 21 of de inlaatcollector binnentreedt en vervolgens doorheen de kanalen 11 van de eerste reeks profielen 10A wordt geleid.

Vervolgens stroomt het water, zoals weergegeven door pijl G, in de kanalen 11 van de tweede reeks profielen 10B, waarna het in de tweede ringvormige ruimte 22 of de uitlaatcollector terechtkomt en via de tweede uitlaatopening 15 kan worden afgevoerd.

Het voordeel van zulke uitvoeringsvorm is dat het warmtewisselend oppervlak tussen de fluïda aanzienlijk toeneemt zonder dat hierbij het totale volume van de warmtewisselaar 1 vergroot.

In de figuren 6 en 7 is een variante weergegeven van een verbeterde warmtewisselaar volgens figuur 1, waarbij op het oppervlak van de voornoemde ribben 13 bijkomende ribben 23 zijn aangebracht, waardoor het warmtewisselend oppervlak nog aanzienlijk groter is dan bij de vorige uitvoeringsvorm.

De werking van zulke variante is analoog aan die van de uitvoeringsvorm die is weergegeven in de figuren 1 tot 3.

In de figuren 8 en 9 is nog een andere uitvoeringsvorm van een warmtewisselaar volgens de uitvinding weergegeven die eveneens in hoofdzaak een analoge opbouw kent als de uitvoeringsvorm van figuur 1, doch, waarbij de profielen 10 een nagenoeg rechthoekige dwarsdoorsnede vertonen.

De kanalen 11 in de profielen 10 vertonen eveneens een nagenoeg rechthoekige dwarsdoorsnede.

De werking van zulke uitvoeringsvorm is identiek als deze van de uitvoeringsvorm beschreven met betrekking tot figuur 1.

In de figuren 10 en 11 is nog een andere uitvoeringsvorm van een verbeterde warmtewisselaar volgens de uitvinding weergegeven waarbij in de voornoemde ruimte 3 geen geluidsdemper is voorzien, doch, waarbij deze ruimte 3 volledig dienst doet als doorstroomkanaal voor het eerste fluïdum en volledig is opgevuld met profielen 10.

De profielen 10 bestaan in dit geval uit een centrale buis 24 waarop zich aan de buitenzijde, in dit geval, drie hoofdribben 25 uitstrekken die een hoek H insluiten van ongeveer 120° ten opzichte van elkaar.

Tussen elke twee naast elkaar gelegen hoofdribben 25 zijn in dit geval bijkomende evenwijdige tussenribben 26 voorzien die verlopen volgens een richting, evenwijdig met de bissectrice van de respectievelijke hoek H die zich uitstrekt tussen deze hoofdribben 25.

Elk profiel 10 is zodanig in de ruimte 3 aangebracht dat zijn tussenribben 26 ingrijpen in tussenribben 26 van een daarnaast gelegen profiel 10, één en ander zodanig dat tussen de respectievelijke ribben 26 van in elkaar grijpende profielen 10, nauwe doorgangen worden gevormd die volgens de uitvinding elk nagenoeg eenzelfde hydraulische diameter dh vertonen.

In dit geval zijn tegen de binnenzijde van de mantel 2 hulpstukken 27 voorzien met ribben 28 die ingrijpen in de tussenribben 26 van daarnaast geplaatste profielen 10.

Zoals blijkt uit figuur 12, zijn in dit geval, doch niet noodzakelijk, in de voornoemde hulpstukken 27 eveneens inwendige kanalen 29 aangebracht waarvan de dwarsdoorsnede bij voorkeur, doch niet noodzakelijk een omtrek vertoont die gelijk is aan 2/3 keer de omtrek van de dwarsdoorsnede van een kanaal 11 en/of waarvan de oppervlakte van de dwarsdoorsnede gelijk is aan 4/9 keer de oppervlakte van de dwarsdoorsnede van een kanaal 11.

Het is duidelijk dat de kanalen 29 volgens de uitvinding niet rond dienen te worden uitgevoerd, doch dat zij eender welke vorm kunnen vertonen teneinde de verhouding tussen de doorstroomsectie en het warmtewisselend oppervlak te kunnen optimaliseren.

Desgevallend kunnen op de voornoemde tussenribben 26 nog bijkomende ribben worden aangebracht, zoals op het profiel 10 dat is weergegeven in figuur 7.

De werking van zulke variante is nagenoeg analoog aan deze van de uitvoeringsvorm die is weergegeven in figuur 1, waarbij door het doorstroomkanaal 18 een eerste fluïdum stroomt, tussen de respectievelijke ribben 26 van de profielen en de ribben 28 van de hulpstukken 27, terwijl doorheen de kanalen 11 in de profielen een tweede fluïdum stroomt.

Het is volgens de uitvinding niet uitgesloten dat de voornoemde hulpstukken 27 kunnen worden geïntegreerd in de voornoemde mantel 2.

In figuur 13 is nog een variante weergegeven van een verbeterde warmtewisselaar 1 volgens figuur 3, waarbij de voornoemde geluidsdemper eveneens is voorzien van een mantel 17 die in dit geval open is aan beide uiteinden, doch, waarin een tussenwand 30 is voorzien die een scheiding vormt tussen een eerste ruimte 31 die zich tegenover de inlaatopening 5 bevindt en een tweede ruimte 32 die zich tegenover de voornoemde uitlaatopening 6 bevindt.

De voornoemde buizen die de inlaatopening 5, respectievelijk uitlaatopening 6, verbinden met een respectievelijke opening 8 in een plaat 7, strekken zich in dit geval uit tot in een respectievelijke ruimte 31 of 32 .

Tevens is onderaan in de mantel 2 een aflaatopening 33 voorzien waarlangs condensaat kan worden afgevoerd.

De werking van zulke uitvoeringsvorm is analoog aan deze van figuur 3, doch, in dit geval kan via de voornoemde aflaatopening 33 condensaat worden afgevoerd.

In figuur 14 is nog een andere uitvoeringsvorm van een verbeterde langsstroom warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding weergegeven waarbij de binnen- en buitenmantel worden gevormd door de buitenste ribben 13B van de respectievelijke profielen 10, die hiertoe ieder zijn verbonden met een aangrenzend profiel, bijvoorbeeld door middel van lassen, brazeren of dergelijke. Het spreekt voor zich dat volgens de uitvinding tevens enkel de binnenmantel of de buitenmantel kan worden gevormd door ribben van aangrenzende profielen 10.

Het is duidelijk dat de voornoemde profielen tevens voorzien kunnen zijn van niet in de figuren weergegeven koppelmiddelen die toelaten naast elkaar geplaatste profielen 10 met elkaar te verbinden, welke koppelmiddelen bijvoorbeeld uitgevoerd kunnen worden in de vorm van een kliksysteem met lippen die aan het vrije uiteinde van één of meer ribben 13A en/of 13B van een eerste profiel 10 zijn voorzien en die kunnen samenwerken met uitsparingen in de ribben 13B en/of 13A van een daarnaast geplaatst tweede profiel 10.

Het spreekt voor zich dat de stromingszin van de fluïda in een warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding, zowel dezelfde zin kunnen vertonen, zoals in de uitvoeringsvormen van de figuren 3 en 12, als een tegengestelde stromingszin, bijvoorbeeld zoals in de uitvoeringsvorm van figuur 5.

Het spreekt eveneens voor zich dat het eerste fluïdum niet beperkt is tot een te koelen gas, zoals perslucht, maar dat elk fluïdum daarvoor in aanmerking komt. Tevens is het tweede fluïdum niet beperkt tot een koelvloeistof, zoals bijvoorbeeld water.

Ook is het volgens de uitvinding niet uitgesloten dat het eerste fluïdum het koelmedium vormt, terwijl het eerste fluïdum een te koelen gas of vloeistof is.

Volgens de uitvinding kan in het inwendig kanaal 11 van één of meer van de voornoemde holle profielen 10, 10A en/of 10B ten minste één longitudinaal gerichte ribbe worden voorzien, teneinde het warmtewisselend oppervlak tussen het respectievelijke eerste en tweede fluïdum nog te vergroten.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een verbeterde warmtewisselaar volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

1. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar die is voorzien van een mantel die een ingesloten ruimte (3) begrenst met een inlaatopening (5) en een uitlaatopening (6), welke ruimte (3) geheel of gedeeltelijk dienst doet als doorstroomkanaal (18) voor een eerste fluïdum en van twee of meer warmtewisselelementen die in de voornoemde ruimte (3) zijn aangebracht en die zijn uitgevoerd in de vorm van naast elkaar opgestelde holle profielen (10, 10A, 10B) die elk een inwendig kanaal (11) definiëren dat een doorgang vormt voor een tweede fluïdum, daardoor gekenmerkt dat op de buitenzijden van de voornoemde profielen (10) longitudinaal gerichte ribben (13Δ, 13B, 25, 26) zijn voorzien zodanig dat ribben (13A, 13B, 26) van aangrenzende profielen (10, 10A, 10B) in elkaar grijpen, waardoor, tussen de respectievelijke ribben (13A, 13B, 26), nauwe doorgangen worden gevormd die elk nagenoeg eenzelfde hydraulische diameter (dh) vertonen.

2. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 1 , daardoor gekenmerkt dat de voornoemde profielen (10, 10A, 10B) worden gevormd door extrusies.

3. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde profielen (10, 10A, 10B) zijn voorzien van twee sets ribben (13A en 13B) die een hoek (A) insluiten met elkaar.

4. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde ingesloten hoek (A) kleiner is dan 180°.

5. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde profiel (10, 10A, 10B) een in hoofdzaak ronde dwarsdoorsnede vertoont.

6. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de conclusies 1 tot 4, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde profiel (10, 10A, 10B) een nagenoeg rechthoekige dwarsdoorsnede vertoont.

7. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat in het inwendig kanaal (11) van één of meer van de voornoemde holle profielen (10, 10A, 10B) minstens één longitudinaal gerichte ribbe is voorzien.

8. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde mantel wordt gevormd door ribben (13B) van aan elkaar grenzende profielen (10).

9. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde profielen (10, 10A, 10B) zijn voorzien van een centrale buis (24) waarop aan de buitenzijde drie hoofdribben (13) zijn voorzien die een hoek (H) insluiten van ongeveer 120° ten opzichte van elkaar; en dat tussen elk paar naast elkaar gelegen hoofdribben (25) een aantal tussenribben (26) is voorzien die evenwijdig, of nagenoeg evenwijdig, zijn met de bissectrice van de voornoemde ingesloten hoek (H).

10. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat tussen de binnenzijde van de mantel (2) en de profielen (10) een aantal hulpstukken (27) zijn voorzien met ribben (13A, 13B) die ingrijpen in de ribben (1333, 13A) van een daarnaast gelegen profiel (10).

11. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde hulpstukken (27) zijn geïntegreerd in de mantel (2) of hiertegen zijn aangebracht.

12. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat op de voornoemde ribben (13A, 13B) bijkomende ribben (23) zijn voorzien.

13. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat centraal in de voornoemde ruimte (3) een geluidsdemper (16) is voorzien en dat het voornoemde doorstroomkanaal (18) zich uitstrekt tussen deze geluidsdemper (16) en de mantel (2).

14. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat in de voornoemde mantel (2) twee platen (7) zijn aangebracht waarin een opening (8) is voorzien die verbonden is met de voornoemde inlaatopening (5), respectievelijk met de voornoemde uitlaatopening (6) en die tevens is voorzien van een aantal kleinere openingen (9, 9A, 9B) die zich met gelijke tussenafstanden rondom de voornoemde opening (8) uitstrekken en op een gelijke afstand daarvan gelegen zijn; en dat de voornoemde kleinere openingen (9, 9A, 9B) van de respectievelijke platen (7) met elkaar in verbinding staan via de kanalen (11) van de profielen (10, 10A, 10B).

15. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat tussen de respectievelijke eindwanden (4) en elke plaat (7) een ruimte (12 of 21) wordt ingesloten die in verbinding staat met een tweede inlaatopening of een tweede uitlaatopening en die een inlaat-, respectievelijke uitlaatcollector, vormt.

16. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat hij is uitgevoerd in de vorm van een dubbele pas warmtewisselaar die twee reeksen van profielen (10) bevat.

17. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat in de voornoemde mantel (2) een aflaatopening (33) is voorzien voor het afvoeren van condensaat.

18. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde profielen (10, 10A, 10B) zijn voorzien van koppelmiddelen die toelaten om elk profiel (10, 10A, 10B) te verbinden met een daarnaast gelegen profiel (10, 10A, 10B).

19. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde koppelmiddelen worden gevormd door een kliksysteem.

20. Verbeterde langsstroom warmtewisselaar volgens conclusie 19, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde kliksysteem is voorzien van lippen die aan het vrije uiteinde van één of meer ribben (13) van een eerste profiel (10) zijn voorzien en van uitsparingen in de ribben (13) van een daarnaast geplaatst tweede profiel (10), waarbij de voornoemde lippen kunnen samenwerken met deze uitsparingen.