DE202008000640U1 - Vortex heat exchanger - Google Patents

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Abstract

Turbulenzwärmetauscher für flüssige Medien, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübergang innerhalb eines Systems aus Hüllrohr und Wellrohr bestimmter Nennweiten erfolgt, das um eine stabile Innenhülse mit definierter Steigung gewickelt ist.Vortex heat exchanger for liquid media, characterized in that the heat transfer within a system made of cladding tube and corrugated pipe of certain nominal sizes, which is around a stable inner sleeve is wound with a defined pitch.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Nutzung von in liquiden Medien enthaltener thermischer Energie für die Gewinnung von Heizwärme zum privaten und gewerblichen Gebrauch.The The invention relates to a heat exchanger for Use of thermal energy contained in liquid media for extraction from heating to private and commercial use.

Stand der TechnikState of the art

Bisher wird der Wärmetausch über Rohrbündel, parallele Wärmetauscherstränge, oder großflächige metallische Kontaktflächen vollzogen.So far is the heat exchange through tube bundle, parallel Heat exchanger strands, or large-area metallic contact surfaces completed.

Bei bekannten Lösungen nach DE 197 19 311 C2 wird dies in Rohrleitungen großer Dimensionen und stets außerhalb von Gebäuden durchgeführt. Dabei sind kostenintensive Einbauten in und Verbindungsleitungen zu diesen Kanalnetzen erforderlich.According to known solutions DE 197 19 311 C2 this is done in large-scale pipelines and always outside of buildings. Costly installations in and connecting lines to these sewer networks are required.

Eine bekannte Lösung für den Einsatz in Gebäuden nach DD 236 163 A1 entzieht die Wärme in einem zur Raumluft hin großflächig offenen System aus Abwasser.A known solution for use in buildings after DD 236 163 A1 removes the heat in a system of wastewater that is open to a large area to the room air.

Hier kommt es regelmäßig zu Verkeimungen. Weiterhin ist diese Lösung nicht oder nur bedingt zur Gewinnung von Heizwärme geeignet.Here it comes regularly to germs. Furthermore, this solution is not or only partially suitable for the production of heating.

Bei weiteren Anwendungen wird dem in trichterförmigen oder zylindrischen Behältern verweilenden flüssigen Entzugsmedium über spiralförmig angeordnete Wellrohre, die sich im Behälter oder in der Behälterwand befinden, die Wärmeenergie entzogen.at Further applications will linger in funnel-shaped or cylindrical containers liquid Withdrawal medium over spirally arranged corrugated pipes located in the container or in the container wall are the heat energy withdrawn.

Problematisch ist bei diesen Verfahren die notwendige Verweilzeit bis zum Vollzug einer wirtschaftlich sinnvollen Wärmeentnahme, die zu Absetzprozessen von Inhaltsstoffen im Medium führt. Außerdem ist ein sehr großes Speichervolumen erforderlich, das einem Einsatz dieser Lösungen im Gebäude regelmäßig entgegensteht.Problematic is the necessary residence time to completion in these processes an economically sensible heat removal, the Absetzprozessen of ingredients in the medium. Besides that is a huge one Storage volume is required, which regularly precludes the use of these solutions in the building.

Aufgabenstellungtask

Der im Schutzanspruch 1 beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine kostengünstig zu fertigende, einfach zu installierende Wärmetauscheranlage zu schaffen, die von ihren Abmessungen her in übliche Installations- und Heizräume eingebaut werden kann.Of the in the protection claim 1 described invention is the task underlying, a cost-effective to create a ready-to-install heat exchanger system, The built-in dimensions of their usual installation and boiler rooms can be.

Des Weiteren ist eine für breite Anwendungsbereiche nutzbare Entzugsleistung zu erreichen.Of Further one is for Wide range of applications to achieve usable withdrawal performance.

Technische LösungTechnical solution

Die Aufgabe wird durch die in den Schutzansprüchen benannten Merkmale gelöst.The The object is achieved by the features specified in the claims.

Sie wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das liquide Entzugsmedium mit einem durch natürliches Gefälle oder Pumpenarbeit erzeugten definierten Druck geregelt in eine optimale Strömungsgeschwindigkeit versetzt und durch eine biegsame Leitung geführt wird.she is characterized according to the invention solved that the liquid withdrawal medium with a generated by natural gradient or pumping work defined pressure offset in an optimal flow rate and is guided by a flexible cable.

Innerhalb dieser Leitung befindet sich der aus metallischem Werkstoff bestehende Wärmetauscher. Das im Wärmetauscher befindliche Medium fließt bezüglich des Entzugsmediums ständig im Gegenstromprinzip.Within This line is made of metallic material Heat exchanger. That in the heat exchanger located medium flows in terms of the withdrawal medium constantly in countercurrent principle.

Das System aus den beiden ineinander befindlichen Leitungen wird unter Beachtung der für die Materialien der Leitungshüllen maßgeblichen Mindestbiegeradien spiralförmig mit vorgegebener Steigung um eine oder mehrere stabile Hülsen gewunden und gegebenenfalls mehrlagig angeordnet. Bedarfsweise kann das Behältermodul vollflächig verkleidet werden.The System from the two interconnected lines is under Attention to the the materials of the cable sheaths authoritative Minimum bending radii spiral with a predetermined pitch wound around one or more stable sleeves and optionally arranged in multiple layers. If necessary, the container module entire area be disguised.

Vorteilhafte AusführungAdvantageous design

Hierbei kann die äußere Leitungshülle aus einem druckfesten Kunststoffschlauch und der Wärmetauscher aus Edelstahl-Wellrohr bestehen. Die Hülle des Behälters kann bei Bedarf vorteilhaft aus montagefertig vorbereiteten Einzelsegmenten gefertigt werden, die aus Metall oder Kunststoff bestehen.in this connection Can the outer cable sheath of a pressure-resistant plastic hose and the heat exchanger made of stainless steel corrugated pipe consist. The case of the container If required, it can be advantageously made from individual segments ready for assembly are made of metal or plastic.

Mit dieser Ausführung ist es möglich, ohne Geruchs- und Geräuschbelastung sowie ohne gesundheitliche Gefährdungen Wärmeenergie aus entfernt befindlichen Ressourcenquellen (Gewässer, vorgereinigtes Abwasser, Brauchwasser, gereinigte Industrieabwässer und anderes mehr) zu gewinnen und am Einsatzort über Wärmepumpen in Heizenergie umzuwandeln.With this version Is it possible, without odor and noise pollution as well as without health hazards Thermal energy from remote resource sources (bodies of water, pre-treated wastewater, Industrial water and other more) to win and on site over Heat pumps to convert into heating energy.

Zur Geräuschreduzierung beim Einsatz in Gebäuden kann zwischen der Außenhülle des Behälters und der Rohrwindung eine Lärmdämmschicht angeordnet werden.to noise reduction when used in buildings can between the outer shell of the container and the pipe winding arranged a noise insulation layer become.

Die Beschickung des Wärmetauschers kann wahlweise mit einer Durchflussrichtung von oben nach unten bzw. von unten nach oben erfolgen.The Charging the heat exchanger can optionally with a flow direction from top to bottom or from bottom to top.

Bei einem Betrieb des Wärmetauschers mit verschmutztem Wasser stellt sich beim Durchfluss von oben nach unten eine Selbstreinigung von Feststoffpartikeln infolge des Zusammenspiels von Rohrsteigung und freiem Durchlass in der Rohrsohle des Hüllschlauches ein.at an operation of the heat exchanger with polluted water will follow the flow from above below a self-cleaning of solid particles due to the interaction of pipe pitch and free passage in the tube sole of the buffer tube one.

Aufgrund seiner Bauart kann der Wärmetauscher räumlich getrennt vom Ursprungsort des Entzugsmediums aufgestellt werden. In diesem Falle kann das Liquid leitungsgebunden herangeführt werden.Due to its design, the heat exchanger can be spatially separated from the place of origin of Ent zugsmediums be set up. In this case, the liquid can be brought in line.

Technische Funktion und GestaltungTechnical function and design

Das Entzugsmedium wird nach Einregelung der für den Wärmeentzug optimalen Fließgeschwindigkeit zum Behälter mit dem Wärmetauscher geführt.The Entzugsmedium is after adjustment of the optimal for the heat extraction flow rate to the container with the heat exchanger guided.

Hierbei werden die in den jeweiligen Rohren gegenläufig zirkulierenden Medien zu einer überwiegend turbulenten Strömung angeregt, die in Zusammenhang mit der gesteuerten Fließgeschwindigkeit des Entzugsmediums zum bestmöglichen Wärmeübergang führt.in this connection become the countercurrent circulating media in the respective tubes to a predominantly turbulent flow stimulated in connection with the controlled flow rate of the Withdrawal medium for the best possible Heat transfer leads.

Die Erfindung ist in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 dargestellt.The invention is in the embodiments of 1 to 6 shown.

11
SpiralwellrohrSpiral corrugated pipe
22
Hüllschlauchbuffer tube
33
Primärhülseprimary sleeve
44
spiralförmige Wicklung/Steigungspiral winding / pitch
55
Formstücke für Ein- und Ausleitung von Medium und SoleFittings for on and off Discharge of medium and brine
66
gesteuerte Pumpecontrolled pump
77
Entzugsmediumwithdrawal medium
88th
Sekundärhülsesecondary sleeve
99
Turbulenzbereich Spiralwellrohr innenturbulent region Spiral corrugated tube inside
1010
Turbulenzbereich Spiralwellrohr außenturbulent region Spiral corrugated tube outside
1111
Laminarbereich Hüllschlauch innenlaminar area buffer tube Inside
1212
Feststoffesolids
1313
Primärwicklungprimary
1414
Sekundärwicklungsecondary winding
1515
Strömungsrichtungflow direction
1616
Solebrine

Claims (15)

Turbulenzwärmetauscher für flüssige Medien, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübergang innerhalb eines Systems aus Hüllrohr und Wellrohr bestimmter Nennweiten erfolgt, das um eine stabile Innenhülse mit definierter Steigung gewickelt ist.Turbulence heat exchanger for liquid media, characterized in that the heat transfer takes place within a system of cladding and corrugated pipe of certain nominal widths, which is wound around a stable inner sleeve with a defined pitch. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Wärmeaustausch nach reinem Gegenstromprinzip erfolgt.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange after pure countercurrent principle. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Wärmetauscher spiralförmig angeordnet ist.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger arranged spirally is. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass als Wellrohr ein Spiralwellrohr eingesetzt wird.Vortex heat exchanger characterized according to claim 1, characterized in that as a corrugated pipe, a spiral corrugated pipe is used. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass das Wellrohr aus Edelstahl besteht.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the corrugated pipe made of stainless steel consists. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass das Spiralwellrohr aus Edelstahl mit einer Wandstärke von 0,1 bis 1,0 mm besteht.Vortex heat exchanger according to claim 1 characterized in that the spiral corrugated pipe Stainless steel with a wall thickness from 0.1 to 1.0 mm. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Nennweite und die Länge des Wellrohrs abhängig von der benötigten Übertragungsleistung bemessen wird.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the nominal diameter and the Length of the Corrugated pipe dependent from the required transmission power is measured. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Querschnitt des Hüllschlauchs abhängig von der Nennweite des Wellrohres ist.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the cross section of the enveloping tube dependent from the nominal diameter of the corrugated pipe. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Innendurchmesser des Hüllschlauches im optimalen Betriebszustand das √2-fache des Außendurchmessers vom Wellrohr beträgt.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the buffer tube in optimum operating condition √2 times the outer diameter from the corrugated pipe. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Wärmetauscher von oben und von unten beschickt werden kann.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger of can be fed up and down. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Beschickung bei feststoffhaltigem Schmutzwasser von oben erfolgt.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the feed in solids-containing Dirty water takes place from above. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass bei der Beschickung von oben infolge der abwärts gerichteten Strömung Ein Selbstreinigungseffekt des Wärmetauschers eintritt.Vortex heat exchanger according to claim 1 characterized in that in the loading of up as a result of the downhill directed flow Self-cleaning effect of the heat exchanger entry. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Entzugsmediums bedarfsweise und nach der Leistungsabforderung der Heizung geregelt wird.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flow velocity the withdrawal medium as needed and after the performance request the heating is regulated. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass das Rohrsystem aus je einem ungeschnittenen Strang besteht.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipe system from each an uncut strand. Turbulenzwärmetauscher nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Wärmetauscher räumlich getrennt von der Wärmequelle angeordnet werden kann.Vortex heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger spatially separated from the heat source can be arranged.
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