BE1028744B1 - Tubular heat exchanger and method for manufacturing such tubular heat exchanger - Google Patents
Tubular heat exchanger and method for manufacturing such tubular heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- BE1028744B1 BE1028744B1 BE20205754A BE202005754A BE1028744B1 BE 1028744 B1 BE1028744 B1 BE 1028744B1 BE 20205754 A BE20205754 A BE 20205754A BE 202005754 A BE202005754 A BE 202005754A BE 1028744 B1 BE1028744 B1 BE 1028744B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- end plate
- tubes
- housing
- heat exchanger
- inlet
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
Abstract
Buizenwarmtewisselaar voor het uitwisselen van warmte tussen twee fluïda, welke buizenwarmtewisselaar (1) is voorzien van een behuizing (2) waarin zich buizen (5) uitstrekken tussen een eerste inlaatopening (3) en eerste uitlaatopening (4) voor een eerste fluïdum, waarbij een inlaateindplaat (7b) voorzien is ter afsluiting van de eerste inlaatopening (3) en een uitlaateindplaat (7a) voorzien is) ter afsluiting van de eerste uitlaatopening (4), en waarbij in de inlaateindplaat (7b) en de uitlaateindplaat (7a) doorgangen (8) voorzien zijn voor de buizen (5), waarbij deze buizenwarmtewisselaar (1) is voorzien van een tweede inlaatopening (9) en tweede uitlaatopening (10) voor een tweede fluïdum zodanig dat het tweede fluïdum in de behuizing (2) tussendoor en overlangs de voornoemde buizen (5) kan worden geleid, daardoor gekenmerkt dat de inlaateindplaat (7b) en uitlaateindplaat (7a) een omtrekvorm hebben bestaande uit twee cirkelsegmenten (11) welke met elkaar verbonden zijn door twee rechte stukken (12) of door twee van elkaar weg gebogen stukken.Tube heat exchanger for exchanging heat between two fluids, which tube heat exchanger (1) is provided with a housing (2) in which tubes (5) extend between a first inlet opening (3) and a first outlet opening (4) for a first fluid, wherein a inlet end plate (7b) is provided to close the first inlet opening (3) and an outlet end plate (7a) is provided) to close the first outlet opening (4), and wherein in the inlet end plate (7b) and the outlet end plate (7a) passages ( 8) are provided for the tubes (5), said tube heat exchanger (1) being provided with a second inlet opening (9) and second outlet opening (10) for a second fluid such that the second fluid in the housing (2) is intermediately and longitudinally the aforementioned tubes (5) can be guided, characterized in that the inlet end plate (7b) and outlet end plate (7a) have a circumferential shape consisting of two circle segments (11) which are connected to each other by two rec hte pieces (12) or by two pieces bent away from each other.
Description
Bulzenwarmtewisselaar en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke buizenwarmtewisselaar.Tube heat exchanger and method for manufacturing such a tube heat exchanger.
De huidige uitvinding heeft betrekking op een buizenwarmtewisselaar.The present invention relates to a tubular heat exchanger.
Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het uitwisselen van warmte tussen twee {fluïda en in het bijzonder tussen een gas en een vloeistof.More specifically, the invention is intended for the exchange of heat between two fluids and in particular between a gas and a liquid.
Men kent reeds buizenwarmtewisselaars welke voorzien zijn van een behuizing waarin zich één of meer buizen uitstrekken tussen een eerste inlaatopening en een eerste uitlaatopening voor een eerste fluïdum.Tube heat exchangers are already known which are provided with a housing in which one or more tubes extend between a first inlet opening and a first outlet opening for a first fluid.
Om deze buizen te bevestigen in de iniaat- en uitlaatopening zijn er twee zogenaamde eindplaten voorzien welke aangebracht zijn in de inlaat- en uitlaatopening en waarin doorgangen voorzien zijn waardoorheen de buizen zich uitstrekken, Op deze manier bevinden alie buizen zich op een afstand van elkaar en is er ruimte om een tweede fluïdum er tussendoor en cverlangs heen te geleiden.In order to fix these tubes in the inlet and outlet opening, two so-called end plates are provided which are arranged in the inlet and outlet opening and in which passages are provided through which the tubes extend. In this way all tubes are spaced from each other and is there room for a second fluid to be passed in between and along it.
Met ‘overlangs’ wordt in deze context langs een buitenkant van de buizen bedoeld.In this context, 'longitudinal' means along an outside of the pipes.
Hiertoe is de buizenvarmtewisselaar voorzien van een tweede inlaatgedeelte en een tweede uitlaatgedeelte voor een tweede [luidum dat tussendoor en overlangs de voorncemde buizen kan worden geleid.To this end, the tube heat exchanger is provided with a second inlet section and a second outlet section for a second fluid which can be passed between and along the front tubes.
Het is bekend dat de behuizing van dergelijke 3 buizenwvarmtewisselaar vaak gen door sen giletproces vervaardigd gietstuk is.It is known that the housing of such a 3-tube heat exchanger is often not a casting made by a waistcoat process.
Hierbij worden alle voornoemde inlaat- en uitlaatopeningen nog nabewerkt omdat vlak na het gietproces afmetingen van de inlaat- en nuitlaatopeningen nog niet nauwkeurig genoeg zijn.All the aforesaid inlet and outlet openings are hereby further processed because the dimensions of the inlet and outlet openings are not yet accurate enough just after the casting process.
Het is echter van belang dat deze afmetingen zeer precies zijns aangezien de buizen met de eingplaten via de eerste inlaat- en uitlaatopening doorheen de behuizing worden geschoven bij montage ervan, Bovendien wordt ook een binnenzijde van de behuizing cp becaalde locaties nabewerkt, aangezien door het design van de behuizing de eindplaten op deze locaties contact zullen maken met de binnenzijde wanneer de eindpiaten met de buizen in de behuizing worden gemonteerd.However, it is important that these dimensions are very precise, as the tubes with the end plates are pushed through the housing via the first inlet and outlet opening when they are mounted. of the housing the end plates in these locations will contact the inside when the end plates are mounted with the tubes in the housing.
Vooral de eerste iniaat- en uitlaatopening dienen nabewerkt te worden aangezien de voornoemde eindplaten hierin gemonLeerd moeten worden, Deze hebben een ronde doorsnede zodat een nabewerking door een draaibewerking met een roterende draaikop in één stap kan gebeuren,Especially the first inlet and outlet opening need to be finished, as the aforementioned end plates have to be mounted therein. These have a round cross-section so that a finishing processing by a turning operation with a rotating head can be done in one step,
_ BE2020/5754 3 De eindplaten hebben een aan deze doorsnede overeenkomstige ronde vorm._ BE2020/5754 3 The end plates have a round shape corresponding to this cross-section.
De doorgangen waardoorheen de buizen zich uitstrekken, zijn 3 echter niet over seen volledige oppervlakte van de eindplaat: verspreid.However, the passages through which the tubes extend are not spread over an entire surface of the endplate.
Twee symmetrisch tegenover elkaar liggende segmenten van de ronde vorm zijn vrij van dergelijke doorgangen en dus ook 319 buizen, Dit om de lengte van een pad dat het tweede fluïdum moet doorlopen tussendoor de buizen om alle buizen te dwarsen, en als dusdanig van de tweede inlaatopening naar de tweede uitiaatopening te stromen, zo klein mogelijk te houden.Two symmetrically opposed segments of the round shape are free of such passages and thus also 319 tubes, This to reduce the length of a path that the second fluid must traverse between the tubes to traverse all the tubes, and as such from the second inlet opening to flow to the second outlet opening, to be kept as small as possible.
Indien men de volledige oppervlakte van de eindplaten zou voorzien van buizen, zou de lengte van dit pad veel langer zijn en zou dit gepaard gaan met sen te grote drukval van het tweede fluïdum, Een nadeel van de vrije segmenten van de eindplaten is dat deze onder druk komen te staan wanneer het tweede fluidun docrheen de behuizing stroomt, Als gevolg hiervan gaan de eindplaten buigen en komen de buizen onder spanning te staan.If one were to pipe the entire surface of the end plates, the length of this path would be much longer and this would be accompanied by an excessive pressure drop of the second fluid. A disadvantage of the free segments of the end plates is that they pressure as the second fluid flows through the housing. As a result, the end plates bend and the tubes are stressed.
Om dit te vermijden moet men de eindplaten stijver en dus dikker maken,To avoid this, the end plates must be made stiffer and therefore thicker,
Dit effect is des te groter bij grote warmtewisselaars, Een ander nadeel bij grote warmtewisselaars is dat de eindplaten groot van afmetingen zijn, en dus ook de 3 voornoemde segmenten.This effect is all the greater with large heat exchangers. Another drawback with large heat exchangers is that the dimensions of the end plates are large, and so are the 3 aforementioned segments.
Dit houdt in dat wanden van de behuizing zich te ver van de cuizen bevinden, waardoor het niet mogelijk is om een optimale geleiding van het tweede fluïdum tussendcor en overlangs deze buizen te krijgen.This means that walls of the housing are located too far from the tubes, making it impossible to obtain an optimal conduction of the second fluid between and along these tubes.
De behuizing dient immers zo vormgegeven te zijn dat de wanden het tweede fluïdum in een zo nauw mogelijk contact met de buizen brengen on een goede warmteoverdracht tussen het tweede fluïdum en de buizen te bekomen.After all, the housing must be designed in such a way that the walls bring the second fluid into contact with the tubes as closely as possible in order to obtain a good heat transfer between the second fluid and the tubes.
Door de segmenten zullen de wanden van de behuizing zich relatief ver van de buizen bevinden, waardoor de vormgeving van de wanden niet optimaal is om dit effect te verkrijgen.Due to the segments, the walls of the housing will be located relatively far from the tubes, so that the design of the walls is not optimal to obtain this effect.
De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en/of andere nadelen een oplossing te bieden.The object of the present invention is to provide a solution to at least one of the aforementioned and/or other drawbacks.
De huidige uitvinding heeft een buizenwarmtewisselaar als voorwerp voor het uitwisselen van warmte tussen twee fluida, welke buizenwarmtewisselaar is voorzien van een behuizing waarin zich één of meer buizen uitstrekken tussen een eerste inlaatopening en een eerste uitlaatopening voor een eerste fluidum, waarbij een iniaateindplaat voorzien is in de eerste inlaatopening ter afsluiting van de eerste iniaatopening en waarbij een uitlaateindplaat voorzien isThe present invention features a tubular heat exchanger for exchanging heat between two fluids, the tubular heat exchanger comprising a housing in which one or more tubes extend between a first inlet opening and a first outlet opening for a first fluid, an inlet end plate being provided in the first inlet opening closing the first inlet opening and having an outlet end plate provided
N BE2020/5754 in de eerste uitlaatopening ter afsluiting van de eerste uitiaatopening, en waarbij in de inlaateindplaat en de uitiaateinoplaat doorgangen voorzien zijn waardoorheen de buizen zich uitstrekken, waarbij deze buizenwarmtewisselaar verder is voorzien van een tweede inlaatopening en een tweede uitlaatopening voor een tweede fluïdum zodanig dat het tweede fiuidum in de behuizing tussendoor en overlangs de voornoemde buizen kan worden geleid, daardoor gekenmerkt dat de inlaateindplaat en de uitlaateindnlaat sen omtrekvorm hebben bestaande uit twee cirkelsegmenten welke met elkaar verbonden zijn door twee rechte stukken of door twee van elkaar weg gebogen stukken met een kromtestraai die steeds groter is dan een grcotste kromtestraal van de twee cirkelsegmenten.N BE2020/5754 in the first outlet opening to close the first outlet opening, and wherein the inlet end plate and the outlet end plate are provided with passages through which the tubes extend, said tube heat exchanger further comprising a second inlet opening and a second outlet opening for a second fluid such that the second fluid in the housing can be passed between and along the aforesaid tubes, characterized in that the inlet end plate and the outlet end outlets have a circumferential shape consisting of two circle segments connected to each other by two straight sections or by two sections bent away from each other with a radius of curvature that is always greater than a greatest radius of curvature of the two circle segments.
Een eerste voordeel is dat door de omtrekvorn van de inlaateindplaat en de uitlaateindplaat, de behuizing beter gevormd kan worden, waarbij wanden van de behuizing, in het bijzonder nabij de voornoemde rechte stukken of van elkaar weg gebogen stukken, beter en dichter de buizen kunnen volgen, zodanig dat het tweede fluïdum beter geleid kan worden overlangs en tussendoor de buizen, Dit zal warmteoverdracht tussen het eerste fluïdum en het tweede Eluidum bevorderen, Len ander voordeel is dat vrije segmenten in de eindplaten waar geen buizen docrheen zouden strekken, nu afwezig zijn. De inlaateindplaat en de uitlaateindplaat zullen onder minder druk komen te staan, waardoor ze niet dikker gemaakt moeten worden om te verhinderen dat ze zouden doorbuigen en zo de buizen onder spanning zouden zetten.A first advantage is that due to the circumferential shape of the inlet end plate and the outlet end plate, the housing can be better formed, wherein walls of the housing, in particular near the aforementioned straight sections or sections bent away from each other, can follow the tubes better and closer. , such that the second fluid can be better guided along and between the tubes. This will promote heat transfer between the first fluid and the second fluidum. Another advantage is that free segments in the endplates where no tubes would extend through them are now absent. The inlet endplate and outlet endplate will be under less pressure, so they don't have to be made thicker to prevent them from bending and stressing the tubes.
Gok zijn de inlaateindpiaat en de uitlasteindpiaat sowieso kleiner dan in een gekende buizenwarmtewisselaars met ronde eindplaten. Dit maakt de inlaateindpiaat en de 3 uitlaateindplaat minder zwaar en maakt hun montage met de buizen bijgevolg gemakkelijker. Een bijkomend voordeel is nog dat de eerste inlaat- en uitlaatopening nog steeds gemakkelijk mabewerkt kunnen id worden, Zij zulien sen overeeankonmstige vorm hebben aan respectievelijk de inlasteindplaat en uitlaateindplaat, waarbij de nabewerking zal bestaan uit twee draaibewerkingen: een eerste met een relatief kleine draaikop voor de twee cirkelsegmenten en een tweede in de vorm van een frezing, schaving cf dergelijke van de rechte of van elkaar weg gebogen stukken, De twee cirkelsegmenten dienen op locaties volledig doorheen de behuizing van de eerste inlaatopening tot de eerste uitlaatopening nabewerkt te worden, aangezien de behuizing op deze locaties de vorm van de eindplaten zal volgen.The inlet end plate and the outlet end plate are in any case smaller than in known tube heat exchangers with round end plates. This lightens the weight of the inlet end plate and the 3 outlet end plate and thus facilitates their mounting with the tubes. An additional advantage is that the first inlet and outlet opening can still be easily machined. They will have a corresponding shape to the weld end plate and outlet end plate respectively, whereby the finishing operation will consist of two turning operations: a first with a relatively small turning head for the two circle segments and a second in the form of a milling, planing or similar of the straight or curved pieces, The two circle segments must be finished at locations completely through the housing from the first inlet opening to the first outlet opening, since the housing in these locations will follow the shape of the end plates.
De rechte of van elkaar weg gebogen stukken daarentegen dienen enkel ter plaatse van de eerste inlaat- en uitlaatopening nabewerkt te worden.The straight or bent pieces, on the other hand, only need to be finished at the location of the first inlet and outlet opening.
Bij voorkeur zijn één of meerdere eindplaten geselecteerd uit een groep bestaande uit de inlaateindplaat en dePreferably, one or more end plates are selected from a group consisting of the inlet end plate and the
- f uitlaateindolaat in een axiale richting van de buizen cLeweegbaar verbonden met de behuizing. Men spreekt dan ook wel van een “zwevende” eindplaat.- f outlet end outlet in an axial direction of the tubes movably connected to the housing. One therefore speaks of a “floating” end plate.
Dit kan gerealiseerd worden door ten minste éên van deze sen of meerdere eindplaten beweegbaar in een ring te piaatsen welke san de behuizing wordt vastgemaakt.This can be achieved by movably positioning at least one of these or more end plates in a ring which is secured to the housing.
Het voordeel van de één of meerdere eindplaten beweegbaar te verbinden met de behuizing, is dat een thermische axiale uitzetting van de buizen opgevangen kan worden.The advantage of movably connecting the one or more end plates to the housing is that a thermal axial expansion of the tubes can be accommodated.
Voigens een voorkeurdragend kenmerk van de uitvinding zijn de eindplaten vrij van afdichtingen tussen enerzijds de behuizing en anderzijds respectievelijk de inlaateindplaat en de uitlaateindplaat, Aangezien de eerste iniaat- en uitlaatopening zeer nauwkeurig gemachineerd kunnen worden, zal een speling met respectievelijk de inlaat- en uitlaateindpleat zeer gering zijn.According to a preferred feature of the invention, the end plates are free of seals between the housing on the one hand and the inlet end plate and the outlet end plate respectively on the other. be small.
Alhoewel een zeer kleine lekstroom aanwezig zal zijn van het tweede fluidum doorheen sen dergelijke speling, zal het niet noodzakelijk zijn om afdichtingen te voorzien, Dit heeft als voordeel dat er geen extra onderdelen in de buizenwarmtewisselaar voorzien moeten worden, waardoor de montage van de buizenwarmitewisselaar eenvoudiger en goedkoper is.Although there will be a very small leakage flow of the second fluid through such clearance, it will not be necessary to provide seals. This has the advantage that no additional parts have to be provided in the tube heat exchanger, making the mounting of the tube heat exchanger easier. and cheaper.
& De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het vervaardigen van een buisenvarmtewisselaar voor het uitwisselen van warmte tussen twee fluïda, welke werkwijze volgende stappen omvat:The invention also relates to a method for manufacturing a tube heat exchanger for exchanging heat between two fluids, which method comprises the following steps:
Sa — het voorzien van een behuizing waarin zich éên of meer buizen uitstrekken tussen een eerste inlaatopening en een eerste uitlaatopening voor een eerste fluidum,Sa — providing a housing in which one or more tubes extend between a first inlet opening and a first outlet opening for a first fluid,
- het voorzien van een inlaateindplaat in de eerste inlaatopening ter afsluiting van de eerste inlaalopening en een uitlaateingplaat in de eerste uitlaatopening ter afsluiting van de eerste uitlaatopening, en het voorzien van doorgangen in de inlaateinopiaat en de uitlaateindplaat waardoorheen de buizen zich uitstrekken, - het verder voorzien van een tweede inlaatopening en een tweede uitlaatopening voor een tweede fluidum zodanig dat net tweede fluidum tussendcor en overlangs de voornoemde buizen kan worden celeid, daardoor gekenmerkt dat de iniaateindplaat en de uitlaateindplaat vervaardigd worden met een omtrekvorm bestaande uit twee cirkelsegmenten welke met elkaar verbonden zijn door twee rechte stukken of door twee van elkaar weg gebogen stukken met een kromtestraal die steeds groter is dan een grootste kromtestraal van de twee cirkelsegmenten,- providing an inlet end plate in the first inlet opening for closing the first inlet opening and an outlet end plate in the first outlet opening for closing the first outlet opening, and providing passages in the inlet opening and the outlet end plate through which the tubes extend, - further provided with a second inlet opening and a second outlet opening for a second fluid such that the second fluid can be passed between and longitudinally the aforesaid tubes, characterized in that the inlet end plate and the outlet end plate are made with a circumferential shape consisting of two segments of circle joined together by two straight pieces or by two pieces bent away from each other with a radius of curvature that is always greater than a greatest radius of curvature of the two circle segments,
Het spreekt voor zich dat een dergelijke werkwijze resulteert in een buizenwarmtewisselaar die dezelfde voordelen biedt als de voordelen van de hierboven beschreven buizenwarmtewisselaar volgens de uitvinding.It goes without saying that such a method results in a tube heat exchanger which offers the same advantages as the advantages of the above-described tube heat exchanger according to the invention.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvosringsvormen beschreven van een buizenwarmtewisselaar volgens de 3 uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch en in perspectief een buizenwarmtewisselaar volgens de uitvinding weergeeft: 20 figuur 2 een doorsnede weergeeft volgends de lijn II- IT in figuur 1; figuur 3 sen doorsnede weergeeft volgens de lijn III- TLI in figuur 1; figuur à een doorsnede weergesft volgens de lijn IV-IV in figuur 1; figuur 5 een detail weerceeft van de cindplaten met de buizen, De in figuren 1 tot 4 weergegeven buizenwarmtewisselaar 1 26 volgens de uitvinding omvat een behuizing 2.In order to better demonstrate the features of the invention, some preferred embodiments of a tube heat exchanger according to the invention are described below, by way of example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically and in perspective a tube heat exchanger according to the invention: figure 2 represents a cross-section according to the line II-IT in figure 1; Figure 3 represents a section along the line III-TLI in Figure 1; figure 1 shows a section along the line IV-IV in figure 1; figure 5 shows a detail of the cinder plates with the tubes. The tube heat exchanger 1 26 shown in figures 1 to 4 according to the invention comprises a housing 2.
De behuizing 2 is voorzien van een eerste inlaatopening 3 en een eerste uitlaatopening 4.The housing 2 is provided with a first inlet opening 3 and a first outlet opening 4.
Tussen deze eerste inlaatopening 3 en eerste uitlaatopening 3 strekken zich in de behuizing 2 een aantal buizen 5 uit. Doorheen deze buizen 5 kan een eerste fluidum stromen. Alle buizen 5 samen worden ook wel bundel of buizenbundel gencemd.A number of tubes 5 extend in the housing 2 between this first inlet opening 3 and first outlet opening 3 . A first fluid can flow through these tubes 5 . All tubes 5 together are also referred to as bundle or tube bundle.
LE in dit geval, maar niet noodzakelijk voor de uitvinding, zijn de buizen 5 voorzien van zogenaamde vinnen 6, welks een warmntewisselend oppervlak van de buizen 5 zullen vergroten.In this case, but not necessary for the invention, the tubes 5 are provided with so-called fins 6, which will increase a heat-exchanging surface of the tubes 5 .
in de eerste iniaatopening 3 en de eerste uitlaatopening 4 is respectievelijk een inlaateindplaat 76 en zen uitlaateindplaat Ja voorzien ter afsluiting van respectievelijk de in- en uitlaatopening 3, 4.in the first inlet opening 3 and the first outlet opening 4, respectively, an inlet end plate 76 and an outlet end plate Yes are provided for closing the inlet and outlet opening 3, 4, respectively.
in deze inlaateindplaat 7b en uitlaateindplaat 7a zijn openingen & voorzien waardoorheen de buizen 5 zich strekken. Figuur 5 toont een detail van de buizen 5 met de eindplaten Ja, 7b, De behuizing 2 van de buirenwarmtewisselaar 1 is eveneens voorzien van een tweede inlaatopening 9 en een tweede uitlaatopening 10, Via deze tweede inlaatopening 9 en tweede uitlaatopening 10 kan een tweede fluïdum doorheen de behuizing 2 stromen, en overlangs en Lussendoor de voornoemde buizen 5 worden geleid, Zoals Te zien is in de figuren, ligt de tweede inlaatopening 9 in een eerste gedeelte 14 van de behuizing aan een eerste laterale kant van de buizen 5 en list de tweede uitlaatopening 10 in een tweede gedeelte 15 van de cenuizing langs een tweede laterale kant van de buizen 5,in these inlet end plate 7b and outlet end plate 7a, openings & are provided through which the tubes 5 extend. Figure 5 shows a detail of the tubes 5 with the end plates Yes, 7b. The housing 2 of the external heat exchanger 1 is also provided with a second inlet opening 9 and a second outlet opening 10. Via this second inlet opening 9 and second outlet opening 10 a second fluid can flow through the housing 2, and are passed longitudinally and loops through the aforesaid tubes 5. As can be seen in the figures, the second inlet opening 9 in a first portion 14 of the housing lies on a first lateral side of the tubes 5 and lists the second outlet opening 10 in a second portion 15 of the housing along a second lateral side of the tubes 5,
_ BE2020/5754 11 welke tweede laterale kant ten opzichte van de buizen 5 tegenover de eerste laterale kant ligt.BE2020/5754 11 which second lateral side with respect to the tubes 5 is opposite the first lateral side.
Op deze manier is het tweede fluïdum verplicht om 3 tussendoor de buizen 5 te stroman, Voigens de uitvinding hebben de voornoemde inlaateindplaat 7L en uitlaatplaat 7a een omtrekvorm bestaande uit twee cirkelsegmenten 11 welke met elkaar verbonden zijn door twee rechte stukken 12 of door twee van elkaar weg gebogen stukken met een kromtestraal die steeds groter is dan een grootste kromtestraai van de twee cirkelsegmenten 11, In het geval van de buizenwarmtewisselaar 1 zoals weergegeven in de Éiguren zijn de twee cirkelsegmenten 11 halve cirkels.In this way, the second fluid is obliged to flow 3 between the tubes 5. According to the invention, the aforesaid inlet end plate 7L and outlet plate 7a have a circumferential shape consisting of two circle segments 11 which are connected to each other by two straight pieces 12 or by two of each other. pieces bent away with a radius of curvature which is always greater than a largest radius of curvature of the two circle segments 11 . In the case of the tube heat exchanger 1 as shown in the Figures, the two circle segments 11 are semicircles.
De zeerste inlaatopening 3 en de eerste uitlaatopening 4 hebben een overeenkomstige vorm, zoals te zien is in L£iguren il en 4.The very inlet opening 3 and the first outlet opening 4 have a similar shape, as can be seen in Figures 11 and 4.
In dit geval sluit de behuizing 2 nauw aan aan de buizen 5, of indien aanwezig de vinnen 6, ter plaatse van de cirkelsegmenten 1] van de ontrekvorm van de inlaateindglaat Jb en uitlaateindplaat 7a en een geometrisch verlengde van deze cirkeisegmenten 11 over de gehele lengte van de buizenIn this case, the housing 2 fits closely to the tubes 5, or if present the fins 6, at the circle segments 1] of the extraction shape of the inlet end plate Jb and outlet end plate 7a and a geometric extension of these circle segments 11 over the entire length. of the tubes
5.5.
Zoals te zien is in figuur 3 en in Éfiguur 4, bezit binnenzijde 13 van de behuizing 2 over een volledige afstand tussen de eerste inlaatopening 3 en de eerste uitlaatopening 4 een vorm complementair aan twee dergelijke regen over elkaar liggende cirkelsegmenten 11, Door deze vorm zal een ruimte tussen de buizen 5 en de behuizing 2 aan de binnenzijde 13 beperkt zijn, waardoor er weinig van het tweede fluïdum langs deze weg rond de buizen 5 heen kan viseien, zodat een grootste gedeelte van het tweede fluidum verplicht wordt om tussendoor de buizen 5 te stromen. Dit heeft een gunstig effect cp warmteoverdracht tussen het eerste fluïdum en het tweede fluïdum, zowel de eerste inlaatopening 3, eerste uitlaatopening 4 ais de pinnenzijde 13 van de behuizing 2 ter plaatse van het geometrische verlengde van de cirkelsegmenten 11 van de omtrekvormen van de eerste inlaat- en uitlaatopening 3, 4 cover de gehele lengte van de buizen 5 zijn nabewerkt, teneinde oneffenheden van het gieten van de behuizing 2 weg Le werken, In dit geval is de uitlaateindplaat 7a vast verbonden met de behuizing 2, waarbij door middel van bouten de uitiaateindplaat 7a aan de behuizing 2 is vastgemaakt.As can be seen in figure 3 and in figure 4, inside 13 of the housing 2 has a shape complementary to two such circle segments 11 superimposed over each other over a full distance between the first inlet opening 3 and the first outlet opening 4 . a space between the tubes 5 and the housing 2 on the inside 13 is limited, so that little of the second fluid can pass around the tubes 5 along this path, so that a major part of the second fluid is forced to pass between the tubes 5 to flow. This has a favorable effect on heat transfer between the first fluid and the second fluid, both the first inlet opening 3, first outlet opening 4 and the pin side 13 of the housing 2 at the location of the geometric extension of the circle segments 11 of the circumferential shapes of the first inlet. - and outlet opening 3, 4 cover the entire length of the pipes 5 are finished, in order to eliminate irregularities of the casting of the housing 2 Le. In this case the exhaust end plate 7a is rigidly connected to the housing 2, whereby by means of bolts the outlet end plate 7a is fixed to the housing 2 .
Met vast verbonden wordt hier bedoeld dat de uitlaateindplaat 7a ten opzichte van de behuizing 2 niet ken beweger.By fixedly connected it is meant here that the outlet end plate 7a does not move relative to the housing 2 .
De inlaateindplaat 7b is in dit geval beweegbaar verbonden met de behuizing 2.The inlet end plate 7b in this case is movably connected to the housing 2.
Dit wil zeggen dat de inlaateindplaat 7b ten opzichte van de behuizing 2 wel kan bewegen over een geringe afstand in de axiale richting van de buizen 5. & Deze afstand is genoeg om een thermische uitzetring en inkrimping van de buizen 5 te kunnen opvangen, Immers indien beide eindplaten 7a, 7b vast verbonden zouden zijn met de behuizing 2, zou de afstand ertussen vast zijn en zou de uitzetting en inkrimping van de buizen 5 gepaard gaan met spanning in de buizen 5 en de eindplaten 7a, 7b. Om de beweegbare verbinding van de inlaateindplaat 7b met de behuizing 2 Le realiseren, kan men gebruik maken van een ring waarin de inlaateindplaat 765 beweegbaar in de axiale richting van de buizen 5 is opgesteld en welke ring aan de behuizing 2 wordt vastgemaakt. Het is volgens de uitvinding niet uitgesloten dat de inlaateindplaat 7b vast verbonden is met de behuizing 2 en de uitlaateindplaat 7a beweegbaar verbonden is met de behuizing 2, Of dat zowel de inlaateindplaat 760 als de uitlaateindplaat 74 beweegbaar verbonden is met de behuizing 2.This means that the inlet end plate 7b can move relative to the housing 2 over a small distance in the axial direction of the tubes 5. This distance is sufficient to accommodate a thermal expansion ring and contraction of the tubes 5, after all if both end plates 7a, 7b would be rigidly connected to the housing 2, the distance between them would be fixed and the expansion and contraction of the tubes 5 would be accompanied by tension in the tubes 5 and the end plates 7a, 7b. To realize the movable connection of the inlet end plate 7b to the housing 2Le, one can use a ring in which the inlet end plate 765 is movably arranged in the axial direction of the tubes 5 and which ring is fixed to the housing 2 . It is not excluded according to the invention that the inlet end plate 7b is fixedly connected to the housing 2 and the outlet end plate 7a is movably connected to the housing 2, or that both the inlet end plate 760 and the outlet end plate 74 are movably connected to the housing 2.
In dit geval is de warmtewisselaar 1 vrij van afdichtingen tussen de eindplaten 7a, 7b en de behuizing 2. Doordat de eerste inlasatopening 3 en de eerste uitlaatopening 4 nauvkeuring cemachineerd kunnen worden,In this case, the heat exchanger 1 is free of seals between the end plates 7a, 7b and the housing 2. Since the first inlet opening 3 and the first outlet opening 4 can be machined after inspection,
zal er slechts een zeer minimale speling bestaan tussen de eindolacten 7b, 7a en de voornoemde openingen 3, 4. Door deze speling zal weliswaar een kleine lekstroom kunnen ontstaan, waarbij het tweede fluidum de behuizing 2 kan verlaten, doch deze lekstroom is zo klein dat zij verwaarloosbaar is en niet opweegt tecen de extra onderdelen en bijkomende montagestappen welke nodig zouden zijn om de voornoemde afdichtingen wèl te voorzien, Alfioewel het in dit voorbeeld niet het geval is, is het niet uitgesloten dat in de behuizing 2 een aantal keerplaten, schotten of zogenaamde baffles zijn voorzien, welke ervoor zorgen dat het tweede fluidum zich rondom het uiteinde van deze schotten moet verplaatsen, teneinde een stroompad van het tweede fluïdum in de behuizing 2 te verlengen. De werking van de buizenwarmtewisselaar 1 is zeer eenvoudig en als volgt, Het eerste fluïdum zal doorheen de buizen 5 stromen, vanaf de eerste inlaatopening 3 naar de eerste uitlaatopening 4 TOE.there will be only a very minimal clearance between the end holes 7b, 7a and the aforesaid openings 3, 4. Although this clearance may cause a small leakage current, whereby the second fluid can leave the housing 2, this leakage current is so small that it is negligible and does not outweigh the extra parts and additional assembly steps that would be necessary to provide the aforementioned seals, although it is not the case in this example, it is possible that in the housing 2 a number of baffle plates, baffles or so-called baffles are provided, which ensure that the second fluid has to move around the end of these baffles in order to extend a flow path of the second fluid in the housing 2 . The operation of the tube heat exchanger 1 is very simple and as follows, The first fluid will flow through the tubes 5, from the first inlet opening 3 to the first outlet opening 4 TOE.
Het tweede fluïdum zal doorheen de behuizing 2 stromen, vanaf de tweede inlaatopening 3 naar de tweede uitlaatcpening 10 toe. Hierbij zal het tweede fluïdum contact maken met de buizen D en de vinnen 6, waardoor er warmteoverdracht kan piaatsvinden tussen beide fluïda afhankelijk van een temperatuursverschil tussen beide fluïda.The second fluid will flow through the housing 2, from the second inlet opening 3 to the second outlet opening 10 . The second fluid will herein make contact with the tubes D and the fins 6, as a result of which heat transfer can take place between the two fluids depending on a temperature difference between the two fluids.
Het is van belang om op te merken dat zowel het eerste fluidum een hogere temperatuur kan hebben dan het tweede fluïdum ais vice versa Of, anders gezegd, de warmteoverdracht tussen het serste en tweede fluïdum kan in beide richtingen gebeuren. id Ook kan zowel het eerste als het twsede {fluïdum zowel gasvormig als vloeistof zijn.It is important to note that both the first fluid can have a higher temperature than the second fluid and vice versa. Or, put another way, the heat transfer between the first and second fluid can be in both directions. id Also, both the first and second {fluid can be either gaseous or liquid.
De behuizing Z is zodanig vormgegeven dat het iweede fiuidum overlangs en tussendoor de buizen 5 stroomt, zodanig dat de warmteoverdracht zo efficiënt mogelijk verloopt. in het bijzonder is zichtbaar op de figuren dat de tweede iniaatopening 3 en tweede uitlaatopening 10 zich elk aan één uiteinde van de buizen 5 bevinden en elk aan sen andere laterale kant van de buizen 5, zodat het tweede fluïdum wel tussendoor de buizen 5 moet stromen om van de tweede iniaatopening 9% maar de tweede uitlaatopening 10 te stromen,The housing Z is designed such that the second fluid flows along and between the tubes 5, such that the heat transfer proceeds as efficiently as possible. in particular, it can be seen in the figures that the second inlet opening 3 and second outlet opening 10 are located each at one end of the tubes 5 and each on the other lateral side of the tubes 5, so that the second fluid has to flow between the tubes 5 to flow from the second inlet port 9% but the second outlet port 10,
Bovendien zal cok het eerste gedeelte 14 van de behuizing 2 aan de eerste laterale kant van de buizen 5 aan een zijde van de tweede inlaatopening 9 volgens een axiale richting van de buizen 5 vanaf deze tweede inlaatopening 9 steeds dichter naar de buizen 5 toelopen, om zo een inkomendeIn addition, the first portion 14 of the housing 2 on the first lateral side of the tubes 5 on one side of the second inlet opening 9 along an axial direction of the tubes 5 will taper ever closer to the tubes 5 from this second inlet opening 9, so as to such an incoming
\ BE2020/5754 16 stroom van het tweede [luidum in de behuizing 2 steeds meer naar de buizen 5 toe te duwen, Omgekeerd, zal het tweede gedeelte 15 van de behuizing 2 aan de tweede laterale kant van de buizen 5 aan een zijde van de tweede uitlaatopening 10 volgens een axiale richting van de buizen 5 vanaf deze tweede uitlaatopening 10 steeds dichter naar de buizen 5 toelopen, om zo een uitgaande stroom van het tweede fluïdum in de behuizing 2 steeds meer ruimte te geven cm de behuizing 2 te verlaten,\ BE2020/5754 16 push the flow of the second fluid in the housing 2 more and more towards the tubes 5. Conversely, the second part 15 of the housing 2 on the second lateral side of the tubes 5 on one side of the second outlet opening 10 according to an axial direction of the tubes 5 taper from this second outlet opening 10 ever closer to the tubes 5, so as to give an outgoing flow of the second fluid in the housing 2 more and more space to exit the housing 2,
Globaal gezien kan men stellen dat de buizen 5 als het ware diagonaal doorheen de behuizing 2 lopen, waarbij de tweede inlaatopening 9 en de tweede uitlaatogening 10 de andere diagonaal definiëren,Generally speaking, it can be said that the tubes 5 run diagonally through the housing 2, as it were, the second inlet opening 9 and the second outlet opening 10 defining the other diagonally,
Door deze vorm van de behuizing 2 zal de warmteoverdracht zussen het eerste fluidum en het tweede fluïdum efficiënt verlopen,Due to this shape of the housing 2, the heat transfer between the first fluid and the second fluid will proceed efficiently,
In dit ceval bevindt de tweede inlaatopening $ zich aan de eerste uitlaatopening 4 en de tweede uitlaatopening 10 zich aan de eerste iniaatopening 3,In this case, the second inlet port $ is located at the first outlet port 4 and the second outlet port 10 is located at the first inlet port 3,
254 Hierdoor zullen het eerste en tweede fluïdum in essentieel tegengestelde richting door de behuizing 2 stromen, Bij een dergelijke tegengestelde stroming wordt een logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil {ussen het eerste en tweede fluïdum gemaximaliseert, hetgeen warmteoverdracht tussen het eerste en tweede fluïdum maximaliseert.254 As a result, the first and second fluid will flow in essentially opposite directions through the housing 2. With such an opposite flow, a logarithmic average temperature difference between the first and second fluid is maximized, which maximizes heat transfer between the first and second fluid.
Na doorgang van beide fLluida doorheen de buizenwarmtewisselaar 1 is, door de warmteoverdracht tussen beide fluïda, het ene fluïdum opgewarmd en het andere fluidum afgekceld.After the passage of both fluids through the tube heat exchanger 1, the one fluid is heated up and the other fluid is cooled off due to the heat transfer between the two fluids.
Alhoewel in het weergegeven voorbeeld de fluïda in essentieel tegengestelde richting doorheen de buizenwarmtewisselaar 1 stromen, is het niet uitgesloten dat zij in essentieel dezelfde richting stromen.Although in the example shown the fluids flow in essentially opposite directions through the tube heat exchanger 1, it cannot be ruled out that they flow in essentially the same direction.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt Lot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een buizenwarmtewisselaar volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding, zoais gedefinieerd in de conclusies, te treden,The present invention is by no means limited to the embodiments described by way of example and shown in the figures, but a tube heat exchanger according to the invention can be realized in all kinds of shapes and dimensions without departing from the scope of the invention, as defined in the claims,
Claims (1)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE20205754A BE1028744B1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Tubular heat exchanger and method for manufacturing such tubular heat exchanger |
CN202122585863.8U CN216011918U (en) | 2020-10-27 | 2021-10-26 | Shell and tube heat exchanger and end plate |
CN202111244260.XA CN114485250A (en) | 2020-10-27 | 2021-10-26 | Shell-and-tube heat exchanger and method for producing such a shell-and-tube heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE20205754A BE1028744B1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Tubular heat exchanger and method for manufacturing such tubular heat exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BE1028744A1 BE1028744A1 (en) | 2022-05-20 |
BE1028744B1 true BE1028744B1 (en) | 2022-05-23 |
Family
ID=73059342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BE20205754A BE1028744B1 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Tubular heat exchanger and method for manufacturing such tubular heat exchanger |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (2) | CN216011918U (en) |
BE (1) | BE1028744B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7044116B2 (en) * | 2002-04-25 | 2006-05-16 | Behr Gmbh & Co. Kg | Exhaust heat exchanger in particular for motor vehicles |
US9279395B2 (en) * | 2003-03-21 | 2016-03-08 | Mahle International Gmbh | Exhaust gas heat exchanger and sealing device for the same |
US9897388B2 (en) * | 2010-10-04 | 2018-02-20 | Mahle International Gmbh | Composite exhaust gas recirculation cooler |
US10495385B2 (en) * | 2015-04-20 | 2019-12-03 | Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. | Heat exchange device |
US20190368828A1 (en) * | 2018-06-05 | 2019-12-05 | Hanon Systems | Heat transfer device |
-
2020
- 2020-10-27 BE BE20205754A patent/BE1028744B1/en active IP Right Grant
-
2021
- 2021-10-26 CN CN202122585863.8U patent/CN216011918U/en active Active
- 2021-10-26 CN CN202111244260.XA patent/CN114485250A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7044116B2 (en) * | 2002-04-25 | 2006-05-16 | Behr Gmbh & Co. Kg | Exhaust heat exchanger in particular for motor vehicles |
US9279395B2 (en) * | 2003-03-21 | 2016-03-08 | Mahle International Gmbh | Exhaust gas heat exchanger and sealing device for the same |
US9897388B2 (en) * | 2010-10-04 | 2018-02-20 | Mahle International Gmbh | Composite exhaust gas recirculation cooler |
US10495385B2 (en) * | 2015-04-20 | 2019-12-03 | Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. | Heat exchange device |
US20190368828A1 (en) * | 2018-06-05 | 2019-12-05 | Hanon Systems | Heat transfer device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE1028744A1 (en) | 2022-05-20 |
CN216011918U (en) | 2022-03-11 |
CN114485250A (en) | 2022-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2145093B1 (en) | U-shaped cooler | |
JP4897041B2 (en) | Plate heat exchanger | |
RU2717732C2 (en) | Condensing heat exchanger equipped with heat exchanging device | |
US8393382B2 (en) | Heat exchanger with telescoping expansion joint | |
US11060795B2 (en) | Double tube for heat exchange | |
JP2011506896A (en) | Recirculation exhaust gas cooler for internal combustion engines | |
JP3963892B2 (en) | Parallel slot heat exchanger | |
US20190368829A1 (en) | Heat exchanger | |
EP1804015A1 (en) | Heat exchanger | |
JP4684070B2 (en) | Heat exchanger | |
US20090084532A1 (en) | Heat exchanger with divided coolant chamber | |
US20100193168A1 (en) | Heat exchanger | |
KR20130122537A (en) | Multipass tubular heat exchanger and associated pass partition plate, channel cover, and methods | |
BE1028744B1 (en) | Tubular heat exchanger and method for manufacturing such tubular heat exchanger | |
JP5323858B2 (en) | Spiral heat exchanger | |
US8721981B2 (en) | Spiral recuperative heat exchanging system | |
JPH06117783A (en) | Laminated heat-exchanger | |
WO2019160521A1 (en) | Spiral heat exchanger | |
US20230251041A1 (en) | Heat exchanger | |
US9067289B2 (en) | Heat exchanger with telescoping expansion joint | |
WO2019160522A1 (en) | Three-contour spiral heat exchanger | |
JP2004257729A (en) | Method of manufacturing heat exchanger | |
JPH11183062A (en) | Double piped heat exchanger | |
CN106225523A (en) | A kind of Oscillating flow heat exchanger | |
CN116518751B (en) | Shell-and-tube heat exchanger and application method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Effective date: 20220523 |