CZ4647U1

CZ4647U1 - Heat-exchange apparatus for liquids

Info

Publication number: CZ4647U1
Application number: CZ19965030U
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Budíček
Original assignee: Jaroslav Budíček
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1996-04-03

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká tepelného výměníku pro tekutiny, zejména pro kapaliny, s prostředkem pro turbulentní proudění, s využitím např. v solárních systémech.The technical solution relates to a heat exchanger for fluids, in particular for fluids, with a means for turbulent flow, using for example in solar systems.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dosud známé tepelné výměníky pro tekutiny jsou řešeny např. jako trubkové. Trubka, jíž protéká teplosměnné médium, je opatřena žebrováním pro zvětšení teplosměnné plochy, zpravidla je vytvořena ve tvaru spirály, a ponořena do jiného média. Dále jsou známy plášťové výměníky sestávající ze dvou válcových teplosměnných ploch, mezi nimiž proudí teplosměnné médium.The known heat exchangers for fluids are designed, for example, as tubular heat exchangers. The tube through which the heat transfer medium flows is provided with ribs to enlarge the heat transfer surface, generally spiral-shaped, and immersed in another medium. Further, shell exchangers are known consisting of two cylindrical heat transfer surfaces between which the heat transfer medium flows.

Nevýhody trubkových a plášťových výměníků spočívají především v jejich malé jednotkové účinnosti (účinnosti vztažené na jednotku teplosměnné plochy). Díky této nevýhodě není umožněno jejich použití např. u solárních systémů, z důvodu malého teplotního spádu těchto systémů.The disadvantages of tube and shell exchangers are mainly their low unit efficiency (efficiency per unit of heat exchange surface). Due to this disadvantage, their use is not possible, for example, in solar systems because of the low temperature gradient of these systems.

Nakonec jsou známy výměníky deskové, sestávající z libovolného počtu teplosměnných těles (desek) uspořádaných za sebou v radiátoru, kde jsou liché desky vzájemně propojeny a protéká jimi jedno teplosměnné médium, zatímco propojenými sudými deskami protéká jiné teplosměnné médium. U těchto výměníků je známo použití prostředků pro turbulentní proudění teplosměnných médií, a to ve tvaru šípovitě uspořádaných výstupků vylisovaných na vnitřním povrchu desek. Díky turbulentnímu proudění teplosměnného média dosahují tyto výměníky uspokojivé účinnosti, avšak jsou výrobně složité a nákladné díky nutnosti lisování výstupků na teplosměnných plochách. Vzhledem k nucenému oběhu dvou teplosměnných médií jsou k jejich provozu zapotřebí rovněž dvě čerpadla, a dvojmo ostatní příslušenství, jako např. klapky, spojky, šroubení, čidla, el. instalace apod. Při provozu s teplosměnným médiem obsahujícím mechanické nečistoty dochází často k zanášení a ucpávání desek.Finally, plate heat exchangers are known, consisting of any number of heat transfer bodies (plates) arranged in series in a radiator, where the odd plates are interconnected and one heat transfer medium flows through them, while another even heat transfer medium flows through the interconnected even plates. It is known in these exchangers to use means for the turbulent flow of heat exchange media in the form of arrow-like projections molded on the inner surface of the plates. Due to the turbulent flow of the heat transfer medium, these heat exchangers achieve satisfactory efficiency, but they are difficult to manufacture and costly due to the need to mold the protrusions on the heat transfer surfaces. Due to the forced circulation of the two heat transfer media, two pumps and two accessories, such as flaps, couplings, fittings, sensors, el. installation, etc. When operating with a heat transfer medium containing mechanical impurities, clogging and clogging of the plates often occur.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje tepelný výměník pro tekutiny, který sestává alespoň ze dvou teplosměnných ploch opatřených prostředky pro turbulentní proudění, podle tohoto technického řešení. Jeho podstata spočívá v tom, že teplosměnné plochy jsou tvořeny souose uspořádanými válci, které jsou navzájem spojeny předním čelem a zadním čelem ve tvaru mezikruží. Mezi teplosměnnými plochami je radiálně upevněn prostředek pro turbulentní proudění, který je tvořen alespoň jedním zvlněným pásem, např. z tenkého plechu. Zvlněný pás je upevněn mezi vnitřní teplosměnnou plochou a vnější teplosměnnou plochou tak, že je zároveň uspořádán mezi vstupem a výstupem výměníku. Zvlněný pás je mezi teplosměnnými plochami s výhodou uspořádán ve spirále, jejíž sousední závity se nedotýkají, a vrcholy vln zvlněného pásu v sousedních závitech jsou uspořádány na povrchových přímkách teplosměnných ploch vzájemně protilehle. Nakonec se jeví výhod-1CZ 4647 U1 ným, když zvlněný pás jedním svým koncem obklopuje otvor vstupu výměníku, a druhým svým koncem obklopuje otvor výstupu výměníku, přičemž oba otvory jsou vytvořeny ve vnější teplosměnné ploše. Výhody tepelného výměníku podle tohoto technického řešení spočívají zejména v tom, že vysoký stupeň turbulence proudění mezi zvlněnými pásy zaručuje intenzivní předávání tepla a tím i vysokou účinnost výměníku. Při vysoké účinnosti je velkou předností výměníku podle tohoto technického řešení jednoduchá výroba s nízkými výrobními náklady. Ve srovnání např. s deskovými výměníky není k provozu tepelného výměníku podle tohoto technického řešení, např. u solárních zařízení, zapotřebí dvou čerpadel, což umožňuje úsporu i návazných spojovacích a instalačních materiálů a pracnosti montáže, a tím i zvýšení spolehlivosti. Při nasazení tepelného výměníku podle technického řešení v systémech, u nichž teplosměrnné médium obsahuje nečistoty, nedochází k zanášení a následně k ucpávání výměníku.These drawbacks are largely overcome by a fluid heat exchanger consisting of at least two heat exchange surfaces provided with turbulent flow means according to the present invention. It is based on the fact that the heat transfer surfaces are formed by coaxially arranged cylinders which are connected to one another by a front face and a rear face in the form of an annulus. Between the heat transfer surfaces, a turbulent flow means, which is formed by at least one corrugated strip, e.g. of thin sheet metal, is radially mounted. The corrugated strip is secured between the inner heat exchange surface and the outer heat exchange surface so that it is also arranged between the inlet and outlet of the exchanger. Preferably, the corrugated strip is disposed between the heat transfer surfaces in a spiral whose adjacent coils do not touch, and the crest peaks of the corrugated strip in adjacent coils are disposed opposite to each other on the surface lines of the heat exchange surfaces. Finally, it appears advantageous that the corrugated strip surrounds the exchanger inlet opening at one end and the exchanger outlet opening at the other end, both openings being formed in the outer heat transfer surface. The advantages of the heat exchanger according to this invention are in particular that the high degree of turbulence of flow between the corrugated strips ensures an intensive heat transfer and thus a high efficiency of the exchanger. At high efficiency, the great advantage of the exchanger according to this technical solution is simple production with low production costs. Compared with, for example, plate heat exchangers, two pumps are not required to operate the heat exchanger according to the invention, for example in solar systems, which also saves on connecting and installation materials and assembly effort, thus increasing reliability. If the heat exchanger is used according to the technical solution in systems where the heat transfer medium contains impurities, there is no clogging and consequently clogging of the exchanger.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické řešení bude blíže objasněno pomocí výkresu, na nichž znázorňují obr. 1 pohled na tepelný výměník, obr. 2 pohled na tepelný výměník s částečným výřezem a zobrazením zvlněného pásu ve spirále, obr. 3 pohled na tepelný výměník s částečnými řezy, zobrazující konec zvlněného pásu, obr. 4 detail zvlněného pásu v půdorysu, obr. 5 zvlněný pás v řezu.1 is a view of a heat exchanger, FIG. 2 is a view of a heat exchanger with a partial cut-out and a view of a corrugated strip in a spiral, FIG. 3 is a view of a heat exchanger with partial cuts showing the end of a wavy 4 shows a detail of a corrugated strip in plan view, FIG. 5 shows a corrugated strip in cross-section.

Příklad provedeníExemplary embodiment

Tepelný výměník pro tekutiny podle technického řešení je tvořen tělesem svařeným z vnitřní teplosměnné plochy 1 a vnější teplosměnné plochy 2. válcového tvaru, které jsou spojeny předním čelem 2 ^a zadním čelem 4. ve tvaru mezikruží. Ve vnější teplosměnné ploše 2 jsou upraveny dva otvory s nasazenou přírubou, sloužící jako vstup 5 a výstup 6 výměníku. Mezi vnitřní teplosměnnou plochou 1 a vnější teplosměnnou plochou 2 je radiálně navinut ve spirále zvlněný pás 7 z tenkého plechu, který je bodově přivařen k vnitřní teplosměnné ploše 1 a zároveň k vnější teplosměnné ploše 2. Jeden konec spirály zvlněného pásu 7 obklopuje otvor vstupu <The heat exchanger for fluids according to the invention consists of a body welded from the inner heat exchange surface 1 and the outer heat exchange surface 2 of cylindrical shape, which are connected by the front face 2 ^{and the} rear face 4 in the form of an annulus. In the outer heat exchange surface 2 are provided two holes with a flange fitted, serving as inlet 5 and outlet 6 of the exchanger. Between the inner heat exchanging surface 1 and the outer heat exchanging surface 2, a corrugated sheet metal sheet 7 is wound radially in a spiral, which is spot-welded to the inner heat exchanging surface 1 and simultaneously to the outer heat exchanging surface 2.

a druhý konec zvlněného pásu 2 obklopuje otvor výstupu 6. výměníku. Sousední závity spirály se nedotýkají, a vrcholy vln zvlněného pásu 7 v sousedních závitech jsou uspořádány na povrchových přímkách teplosměnných ploch 1, 2 vzájemně protilehle. Teplosměnné médium vstupuje do výměníku vstupem 5, a na trase k výstupu výměníku prochází všemi závity, spirály zvlněného pásu 7. Uspořádání zvlněného pásu 7 je voleno tak, že v sousedních závitech jsou vrcholy vln uspořádány vždy vzájemně protilehle. Toto uspořádání má za následek maximální turbulentní efekt při proudění teplosměnného média ve výměníku.and the other end of the corrugated strip 2 surrounds the orifice outlet 6 of the exchanger. Adjacent coils of the spiral do not contact, and the wave peaks of the corrugated strip 7 in adjacent coils are arranged on the surface lines of the heat exchange surfaces 1, 2 opposite each other. The heat transfer medium enters the exchanger through the inlet 5, and on the route to the exchanger outlet passes through all the coils of the corrugated strip 7. The arrangement of the corrugated strip 7 is selected such that in the adjacent coils the wave peaks are arranged opposite each other. This arrangement results in maximum turbulent effect when the heat transfer medium flows in the exchanger.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Tepelný výměník pro tekutiny podle technického řešení je možno využít zejména jako ponorný výměník v solárních systémech pro ohřev užitkové teplé vody, popřípadě pro vytápění nebo pro ohřev vody v bazénech. Dále je možno jej využít všude tam, kde je vhodné použití tepelného výměníku s vysokou účinností, malými rozměry a nízkými výrobními náklady.The heat exchanger for fluids according to the invention can be used in particular as a submerged heat exchanger in solar systems for heating domestic hot water, possibly for heating or for heating water in swimming pools. Furthermore, it can be used wherever a heat exchanger with high efficiency, small dimensions and low production costs is suitable.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A heat exchanger for fluids, comprising at least two heat exchange surfaces provided with turbulent flow means, characterized in that the heat exchange surfaces (1, 2) are formed by coaxially arranged cylinders connected to each other by the front face (3) and the rear face (4) in the form of an annular ring, and the means for turbulent flow is formed by at least one corrugated strip (7), e.g. of thin sheet metal, fixed radially between the inner heat transfer surface (1) and the outer heat exchange surface (2); 5) and exchanger outlet (6).

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the corrugated strip (7) is arranged between the inner heat exchanging surface (1) and the outer heat exchanging surface (2) in a spiral whose adjacent threads do not touch and wave peaks of the corrugated strip (7). ) in adjacent threads are arranged on the surface lines of the heat transfer surfaces (1, 2) opposite one another.

Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the corrugated strip (7) surrounds the opening of the inlet (5) at one end and the other end surrounds the opening of the exchanger outlet (6), both openings being formed in the outer heat exchange surface. 2).